GaNの電気化学酸化による表面制御

摘要

The electrochemical oxidation process using a glycol solution has been applied to p- and .n-GaN surfaces. An X-ray photoelectron spectroscopy analysis showed the formation of amorphous Ga_2O_3 on the GaN surface. The oxide layer is easily etched in alkali solutions. The decrease in electron density was observed at the n-GaN surface subjected to the inductively coupled plasma (ICP). When we applied the oxidation and the etching process to the ICP-processed surface, the electron density profile was recovered to that of the as-grown surface. The oxidation of the GaN surface also exhibited an enhancement of the photoluminescence intensity. In addition, the C-V analysis using a MOS structure indicated that the present electrochemical oxidation process can produce a native oxide/GaN interface with a relatively lower interface state density.%GaN 系デバイスの表面・端面制御を目的として、電気化学プロセスによる表面酸化を行ないその特性を評価した。GaN 表面の電気化学酸化膜は、Ga_2O_3 を主成分とするアモーファス膜であることが明らかになった。この膜はアルカリ性溶液でエッチングできる。ICP ドライエッチングで表面近傍に導入された欠陥準位が、電気化学酸化＋エッチング処理により回復することが判明し、本手法によりドライエッチング後の表面損傷層を除去できる可能性が示された。次に、酸化膜形成によりGaN表面からのPL 強度が増大することが分かった。そこで、酸化膜を形成したn・GaN に MOS 構造を作製し、容量法により界面準位密度分布を求めた。ターマン法により見積もった界面準位密度分布は比較的平坦であり、かつ、最小密度5×10~(11)cm~(-2)eV~(-1)という低い値を示し、酸化膜形成により GaN 表面の表面準位が効果的に低減されることが示された。