MBE成長GaN成長条件が空孔型欠陥形成に与える影響

Effects of growth conditions on formation of vacancy-type defects in MBE-grown GaN

薮内 敦; 前川 雅樹; 河裾 厚男; 長谷川 繁彦*; Zhou, Y.-K.*; 朝日 一*

Yabuuchi, Atsushi; Maekawa, Masaki; Kawasuso, Atsuo; Hasegawa, Shigehiko*; Zhou, Y.-K.*; Asahi, Hajime*

希薄磁性半導体のMBE成長においては、二次相の析出を抑制しつつ高濃度に磁性元素を固溶させるために低温成長が試みられているが、原子空孔型欠陥の制御が課題である。そこで本研究ではMBE成長GaNの成長条件がGaN薄膜中の空孔型欠陥形成に与える影響について、陽電子消滅法を用いて調べた。Sapphire基板上に、MBE法を用いて約30nmのGaNバッファ層を700Cで成長し、その上にGaCrN層200nmを成長後、GaNキャップ層を約20nm成長させた。GaCrN層を室温、300C, 540Cで成長させた試料を作製した。これらの試料に対し陽電子消滅線ピーク強度測定を行った。その結果、GaCrN層の成長温度が低い試料ほど消滅線ピーク強度(Sパラメータ:原子空孔の存在により増加)は高い値を示した。これは成長温度を低減させるほど、GaCrN層中に導入される空孔型欠陥の濃度もしくはサイズが増大するということを示す結果である。

In the MBE growth of dilute magnetic semiconductors, the low-temperature growth has been attempted to suppress the precipitation of secondary phases. A current problem is a control of vacancy-type defects. Thus in this study, effects of growth conditions on formation of vacancy-type defects in MBE-grown GaN were investigated by positron annihilation spectroscopy. GaN buffer layers with the thickness of 30 nm were grown on sapphire substrates at 700C. Furthermore, GaN-cap (20 nm)/GaCrN (200 nm) layers were grown at different temperatures (540C, 300C and room temperature). For these samples, positron annihilation -ray peak intensity measurements were performed. As a result, the -ray peak intensity increased with decreasing the growth temperature. This result shows that the concentration or size of vacancy-type defects contained in the GaCrN layer increases with decreasing growth temperature.