分子線エピタキシー法による高品質窒化物半導体の結晶成長と共鳴トンネルダイオードの作製

摘要

RFプラズマ励起窒素を原料とする分子線エピタキシー(RF-MBE)法による、サファイア基板上への極性制御GaN膜の成長法および、750℃で成長した高温AIN多重中間層(HT-AlN-MIL)によるGaN膜中の貫通転位低減法を開発した。 HT-AlN-MILの導入により、GaN膜中の貫通転位の伝播が抑制され、電気特性と光学特性の改善が確認された。 また、MOCVD成長GaNテンプレート上にHT-AlN-MILを介してGaNをRF-MBE法で成長すると、テンプレートから伝播する螺旋成分を含んだ転位が2桁以上低減し、GaNのステップフロー成長が実現した。 この手法を用いて、RF-MBE法によるAlN/GaN 二重障壁共鳴トンネルダイオード構造を試作し、電流電圧特性を評価したところ、室温において、ピークーバレイ電流比が30 を越える明瞭な負性微分抵抗が観測された。