JPS5974618A - 超格子結晶 - Google Patents
超格子結晶Info
- Publication number
- JPS5974618A JPS5974618A JP57183694A JP18369482A JPS5974618A JP S5974618 A JPS5974618 A JP S5974618A JP 57183694 A JP57183694 A JP 57183694A JP 18369482 A JP18369482 A JP 18369482A JP S5974618 A JPS5974618 A JP S5974618A
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- JP
- Japan
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- crystal
- lattice
- thin film
- super
- lattice constant
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- Pending
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
- H10P14/3402—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
- H10P14/3414—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being group IIIA-VIA materials
- H10P14/3421—Arsenides
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/29—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by the substrates
- H10P14/2901—Materials
- H10P14/2907—Materials being Group IIIA-VA materials
- H10P14/2909—Phosphides
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/32—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by intermediate layers between substrates and deposited layers
- H10P14/3202—Materials thereof
- H10P14/3214—Materials thereof being Group IIIA-VA semiconductors
- H10P14/3221—Arsenides
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/32—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by intermediate layers between substrates and deposited layers
- H10P14/3242—Structure
- H10P14/3244—Layer structure
- H10P14/3251—Layer structure consisting of three or more layers
- H10P14/3252—Alternating layers, e.g. superlattice
Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野〕
本発明は、化合物半導体の極薄膜を多層に積層した超格
子結晶に関するもので、特に基板結晶と規な超格子結晶
に関するものである。
子結晶に関するもので、特に基板結晶と規な超格子結晶
に関するものである。
化合物半導体による超格子結晶の代表的な材料の組合わ
せとして、従来、Ｇａ Ａｓ／ＧａＭ Ａｓがよく知を
持っていることなどから種々の素子に応用され、よい特
性か得られている。
せとして、従来、Ｇａ Ａｓ／ＧａＭ Ａｓがよく知を
持っていることなどから種々の素子に応用され、よい特
性か得られている。
しかし、高速電子素子への応用の点て％ ＧａＡＳに比
べより優れた性能が期待される材料や、ＧａＡＳ ／Ｇ
ａＡｆｆＡｓの組合わせてカバーできない波長領域の発
光・受光素子用の材料などとしての超格子結晶はこれま
で一部研究が行われているもの＼、まだ際立って優れた
性能をもつものは得られていない現状である。
べより優れた性能が期待される材料や、ＧａＡＳ ／Ｇ
ａＡｆｆＡｓの組合わせてカバーできない波長領域の発
光・受光素子用の材料などとしての超格子結晶はこれま
で一部研究が行われているもの＼、まだ際立って優れた
性能をもつものは得られていない現状である。
例えば、ＧａＡＳよりも高速で動作する電子素子への応
用の点て注目される利用としてはＡ仁王ｎＡＳ ／Ｉｎ
ＱａＡｓなど、また／、／〜／乙、ｕｍ帯域の発光・受
光素子に適した材料としてはＩｎＧａＡｓ／ｈｅ Ｉｎ
ＧａＡ、ｓまたはけ基板結晶との格子整合は満足される
が酸化による悪影響を受けやすいＡＭと精製が比較釣線
しいＩｎの両者を同時に含んでいるために高純度でかつ
点欠陥などの少ない良質の薄膜結晶を成長させることが
容易でない。また、ＩｎＧａＡ、ｓｒにおいては同じく
格子整合は満足されるもの＼蒸気圧が高いＡ、ｓおよび
Ｐの２種類のＶ族元素を含んでいるため結晶成長の制御
特に組成およびストイキオメトｌ）の制御に困錘かある
。さらにＩｎＡｓ／ＧａＳｂにおいては基板結晶にＩ
ｎＡｓまたはＧａｒｂのいずれを用いてもかなりの格子
不整合を避けることかできず、期待されるような特異な
物性を充分に発揮させることか困難であるなど、どの組
合わせにおいても、格子不整合あるいは結晶成長制御の
上で鍵点が見られるの〔発明の構成〕 本発明は以上のような問題点を解決し、結晶成２長の制
御か容易であり、かつ格子整合の点で融通性が高いとい
う利点を持つ、新しい利用の組合わせによる超格子結晶
を提供するものであって、格子定数４．なる基板結晶上
に、格子定数が４６＋△Ｇ△ρ、・Σｄ７−Δ勺−Ｚｘ
、なる関係を満足することをその特徴としている。
用の点て注目される利用としてはＡ仁王ｎＡＳ ／Ｉｎ
ＱａＡｓなど、また／、／〜／乙、ｕｍ帯域の発光・受
光素子に適した材料としてはＩｎＧａＡｓ／ｈｅ Ｉｎ
ＧａＡ、ｓまたはけ基板結晶との格子整合は満足される
が酸化による悪影響を受けやすいＡＭと精製が比較釣線
しいＩｎの両者を同時に含んでいるために高純度でかつ
点欠陥などの少ない良質の薄膜結晶を成長させることが
容易でない。また、ＩｎＧａＡ、ｓｒにおいては同じく
格子整合は満足されるもの＼蒸気圧が高いＡ、ｓおよび
Ｐの２種類のＶ族元素を含んでいるため結晶成長の制御
特に組成およびストイキオメトｌ）の制御に困錘かある
。さらにＩｎＡｓ／ＧａＳｂにおいては基板結晶にＩ
ｎＡｓまたはＧａｒｂのいずれを用いてもかなりの格子
不整合を避けることかできず、期待されるような特異な
物性を充分に発揮させることか困難であるなど、どの組
合わせにおいても、格子不整合あるいは結晶成長制御の
上で鍵点が見られるの〔発明の構成〕 本発明は以上のような問題点を解決し、結晶成２長の制
御か容易であり、かつ格子整合の点で融通性が高いとい
う利点を持つ、新しい利用の組合わせによる超格子結晶
を提供するものであって、格子定数４．なる基板結晶上
に、格子定数が４６＋△Ｇ△ρ、・Σｄ７−Δ勺−Ｚｘ
、なる関係を満足することをその特徴としている。
上記の超格子結晶において、基板結晶、第１の薄膜結晶
および第２の薄膜結晶をそれぞれＩｎＰ 。
および第２の薄膜結晶をそれぞれＩｎＰ 。
Ｉｎ、 Ｇａ７−、Ａｓ ｒ ＩｎｙＱａ７−ンＡＳ
（たＫし、０≦Ｘ≦０５３゜Ｏｊ３≦ｙ≦／）とするこ
とができる。
（たＫし、０≦Ｘ≦０５３゜Ｏｊ３≦ｙ≦／）とするこ
とができる。
本発明を実施例に基づさ図面を用いて詳細に説明する。
第１図は本発明の超格子結晶の一例の断面を模式的に示
したものである。
したものである。
第１図においてＩｎＰ基板結晶１の上に第１の薄膜結晶
であるＩ １１７ Ｇ” ７− ｘ Ａ−３２と第！の
薄膜結晶である。Ｔｌｌ、 Ｇａ、−ｙ Ａ ｓ ３と
か交ＪＴに積層され超格子結晶４を形成している。各層
の格子定数は第２図に示したようにＩｎＰ基板基板結晶
上対し、第１の簿膜結晶２ではａ。十△ａ、 Ｉ第２の
簿膜結晶ろてはら−△ａよとなっている。また各層の厚
さに関しては、第１の薄膜結晶の厚さｄの総和はｆｄ、
、第２の薄膜結晶の厚さｄ２の総和はｚ４となっており
、△７７、 、 ’／この超格子結晶において、」二記
の関係式が満足される結果、各層の格子定数は基板結晶
１のそれと一致しないが、超格子結晶４全体の平均格子
定数は基板結晶１の格子定数に等しくなる。各層が厚さ
Ｏ，／ 、７７ ｍ以下の薄膜であること＼、上記平均
格子定数が基板結晶の格子定数に一致していることの結
果、薄ｊＪ＠結晶の各層において格子不整合による転位
（ミスフィント転位）の発生かほとんどなく、良質の超
格子結晶４か実現される。
であるＩ １１７ Ｇ” ７− ｘ Ａ−３２と第！の
薄膜結晶である。Ｔｌｌ、 Ｇａ、−ｙ Ａ ｓ ３と
か交ＪＴに積層され超格子結晶４を形成している。各層
の格子定数は第２図に示したようにＩｎＰ基板基板結晶
上対し、第１の簿膜結晶２ではａ。十△ａ、 Ｉ第２の
簿膜結晶ろてはら−△ａよとなっている。また各層の厚
さに関しては、第１の薄膜結晶の厚さｄの総和はｆｄ、
、第２の薄膜結晶の厚さｄ２の総和はｚ４となっており
、△７７、 、 ’／この超格子結晶において、」二記
の関係式が満足される結果、各層の格子定数は基板結晶
１のそれと一致しないが、超格子結晶４全体の平均格子
定数は基板結晶１の格子定数に等しくなる。各層が厚さ
Ｏ，／ 、７７ ｍ以下の薄膜であること＼、上記平均
格子定数が基板結晶の格子定数に一致していることの結
果、薄ｊＪ＠結晶の各層において格子不整合による転位
（ミスフィント転位）の発生かほとんどなく、良質の超
格子結晶４か実現される。
この超格子結晶のハンド・ギャップ、エネルギ］（ｇは
第３図に示すようになっている。こ＼てＥｇ。
第３図に示すようになっている。こ＼てＥｇ。
Ｅｇ７ 、ｂｇ、はそれぞれ基板結晶１．第１の薄膜結
晶結晶２．第２の薄膜結晶ろの７・メト・ギャップ・エ
ネルギーである。
晶結晶２．第２の薄膜結晶ろの７・メト・ギャップ・エ
ネルギーである。
Ｅｇ とＥｇ、の違いか薄膜結晶中の電子またはホ−
ルに対するポテンシャル障壁を形成しており、この超格
子結晶におりるヘテロ接合の性質を利用して、高速電子
素子、高性能光素子などを実現することかできる。
ルに対するポテンシャル障壁を形成しており、この超格
子結晶におりるヘテロ接合の性質を利用して、高速電子
素子、高性能光素子などを実現することかできる。
第１図〜第３図に示した実施例では、超格子結しており
、超高速電子素子用の材料として有用なものである。ま
たＩｎＧａＡｓはバンド・ギャップ・工４ルギーの点か
ら、７３〜／、乙５μｍ帯における長波長光通信用の高
性能の光素子の利料として好適のものである。
、超高速電子素子用の材料として有用なものである。ま
たＩｎＧａＡｓはバンド・ギャップ・工４ルギーの点か
ら、７３〜／、乙５μｍ帯における長波長光通信用の高
性能の光素子の利料として好適のものである。
結晶成長技術の面から見れば、本実施例の超格子結晶は
ずべてＪｎＱａＡｓて構成されていることから、Ａｅを
含んだ結晶に比べて酸化の影響を受けにくいため、微小
点欠陥などの少ない良質の結晶を成長させることか容易
であり、またＩｎＧａＡｓＰなどのようにＡｓおよびＰ
の２種類の蒸気圧の高い元素を含んだ結晶に比べて、結
晶成長の制御が容易であるという大きな利点をもってい
る。
ずべてＪｎＱａＡｓて構成されていることから、Ａｅを
含んだ結晶に比べて酸化の影響を受けにくいため、微小
点欠陥などの少ない良質の結晶を成長させることか容易
であり、またＩｎＧａＡｓＰなどのようにＡｓおよびＰ
の２種類の蒸気圧の高い元素を含んだ結晶に比べて、結
晶成長の制御が容易であるという大きな利点をもってい
る。
以」二詳細に説明した通り、本発明は格子定数の不一致
が存在する薄膜多層結晶において、その平均格子定数を
基板結晶の格子定数に一致させるという全く新しい考え
方によって、これまで形成できなかった新規な材料の組
合わせによる超格子結晶を実現させるものであり、その
効果は実施例に示したＩｎＧａＡｓの−みからなる超格
子結晶に見られる通りである。
が存在する薄膜多層結晶において、その平均格子定数を
基板結晶の格子定数に一致させるという全く新しい考え
方によって、これまで形成できなかった新規な材料の組
合わせによる超格子結晶を実現させるものであり、その
効果は実施例に示したＩｎＧａＡｓの−みからなる超格
子結晶に見られる通りである。
なお、実施例においてはＩ ｎＧａＡｓ／ Ｉ ｎＰの
場合のみを示したが、その他にも式（１）の関係全満足
する多もので、第１図は超格子結晶の断面模式図、第２
図および第３図はそれぞれ」二記超格子結晶の格子定数
およびバンド・ギャップ・エネルギーを示すグラフであ
る。
場合のみを示したが、その他にも式（１）の関係全満足
する多もので、第１図は超格子結晶の断面模式図、第２
図および第３図はそれぞれ」二記超格子結晶の格子定数
およびバンド・ギャップ・エネルギーを示すグラフであ
る。
１・・・ＩｎＰ基板結晶
２・・・第１の薄膜結晶Ｉ ｎＸＧａ 、イＡｓろ・・
・第２の薄膜結晶ｌ＋１ｙ Ｇａ 、−ｙ Ａｓ４・・
超格子結晶
・第２の薄膜結晶ｌ＋１ｙ Ｇａ 、−ｙ Ａｓ４・・
超格子結晶
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 土 格子定数４なる基板結晶上に、格子定数がａ＋△ａ
、なる第１の簿膜結晶と格子定数がゐ〜△４２なる第２
の薄膜結晶とを交互に積層させた超格子結晶において、
第１の薄膜結晶の厚さの総和を”ｉｄ、、第！の薄膜結
晶の厚さの総和をＸＪｄ、とじたとき、△久１．Σｄ、
−△ａ。 ・Σｄなる関係を満足することを特徴とする超格子結晶
。 ２、特許請求の範囲第１項記載の超格子結晶において、
基板結晶、第１の薄膜結晶、および第２の薄膜結晶がそ
れぞれＩ ｎ Ｐ ＨＩ ｎＸＧａ ｔ−、ｘ Ａｓ
＋Ｉ ｎ＞ Ｇａ、−ｊＡｓ （０≦Ｘ≦θ！；３ 、
０．！；３≦ｙ≦／）であることを特徴とする超格子結
晶。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57183694A JPS5974618A (ja) | 1982-10-21 | 1982-10-21 | 超格子結晶 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57183694A JPS5974618A (ja) | 1982-10-21 | 1982-10-21 | 超格子結晶 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5974618A true JPS5974618A (ja) | 1984-04-27 |
Family
ID=16140302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57183694A Pending JPS5974618A (ja) | 1982-10-21 | 1982-10-21 | 超格子結晶 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5974618A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS617670A (ja) * | 1984-06-22 | 1986-01-14 | Ricoh Co Ltd | 光電変換膜 |
| JPS62281479A (ja) * | 1986-05-30 | 1987-12-07 | Nec Corp | 半導体受光素子 |
| JPS6344774A (ja) * | 1986-04-05 | 1988-02-25 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体装置 |
| JPS649668A (en) * | 1987-07-02 | 1989-01-12 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd | Infrared ray emitting element |
| JPH0294573A (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光検出器 |
| JPH05315637A (ja) * | 1992-05-08 | 1993-11-26 | Hikari Gijutsu Kenkyu Kaihatsu Kk | 超格子受光素子 |
-
1982
- 1982-10-21 JP JP57183694A patent/JPS5974618A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS617670A (ja) * | 1984-06-22 | 1986-01-14 | Ricoh Co Ltd | 光電変換膜 |
| JPS6344774A (ja) * | 1986-04-05 | 1988-02-25 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 化合物半導体装置 |
| JPS62281479A (ja) * | 1986-05-30 | 1987-12-07 | Nec Corp | 半導体受光素子 |
| JPS649668A (en) * | 1987-07-02 | 1989-01-12 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd | Infrared ray emitting element |
| JPH0294573A (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光検出器 |
| JPH05315637A (ja) * | 1992-05-08 | 1993-11-26 | Hikari Gijutsu Kenkyu Kaihatsu Kk | 超格子受光素子 |
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