RF-MBE 法を用いたr面サファイア基板上A面InN 結晶高品質化に関する検討

摘要

近年、無極性面InNは、内部電界や表面電荷蓄積層の影響を抑制できる成長面として期待されている。我々はこれまでにMBE法を用いた窒化r面サファイア基板上へのA面hNの結晶成長に成功してきたが、さらなる結晶性改善のために基板窒化温度の最適化と低温InN バッファ層の導入を行った。基板窒化温度250℃で成長した場合、低温InN バッファ層の導入により、（11-20）X線ロッキングカープ半値幅および表面モフォロジーの改善が見られた。一方で、バッファ層の成長温度が300℃以下では半極性面InN の成長が支配的となり、A面InN は得られなかった。この間題に対し、基板窒化温度の低温化が半極性面InN 混在の抑制に有効であることを見出した。これらの結果を基に、室温での基板窒化と低温InNバッファ層成長温度の最適化により、従来と比較してX線ロッキングカーブ半値幅（33.1 arcmin．）、表面平坦性（RMS値2.6nm ）、キャリア濃度（4.7×10~(18)／cm~3）で優れた特性を持つA面InN 結晶を得ることに成功した。%In this paper, we will report on the effects of nitridation and a low-temperature InN buffer layer on the growth of A-plane InN, and demonstrate successful improvements in crystal quality as well as surface morphology and electrical properties. A-plane InN films were grown on a nitridated r-plane sapphire by RF-MBE. The (11-20) XRC FWHM and surface morphology of the InN layers grown with 250℃-nitridation was improved with the decrease in the growth temperature of the buffer layer. We also confirmed that the semi-polar InN inclusion in the InN buffer layer was well suppressed by decreasing the nitridation temperature down to RT. The A-plane InN grown with the optimized InN buffer layer and substrate nitridation showed the improved XRC FWHM (33.1 arcmin.), flat surface morphology (rms 2.6 nm) and relatively low carrier concentration (4.7× 10~(18)/cm~3) compared to the conventional A-plane InN without the LT-InN buffer.