分子線エピタキシ法による6H-SiC(0001)基板上へのAlN/GaN短周期超格子のコヒーレント成長

Abstract

本研究室ではこれまで, SiC基板のステップ高さ制御, AlN層成長直前のGa先行照射を行い, 窒素プラズマ点灯と同時に成長を開始することで, 成長開始直後からのAlNのlayer-by-layer成長と貫通転位密度の低減を実現した. そこで, 本研究ではこの高品質AlN成長プロセスを応用して, SiC基板上にAlN/GaN短周期超格子(SPSL)構造の成長を試みたSPSL層中のAlN層とGaN層の膜厚はそれぞれ12bilayer(BL), 2BLとしたAlN/GaN SPSL層のXRC半値幅は, (0002)面が34.2秒, (10-12)面が37.9秒と非常に優れた値であった. 逆格子マッピング測定を行ったところ, AlN/GaN SPSL層がSiC基板に対してコヒーレントに成長していることが確認された. 格子緩和していないために高品質の結晶が得られたと考えている.

Recently, we have successfully reduced the threading dislocation density in AlN layer on SiC substrates to 10^8 cm^<-2> by controlling the step heights of the SiC substrates, Ga pre-deposition and avoiding unintentional active-nitrogen exposure prior to AlN growth. In this study, we report the growth of AlN/GaN short-period superlattice (SPSL) on SiC by applying the high-quality AlN growth process. We demonstrate coherent growth of AlN/GaN SPSL on SiC substrates. Thicknesses of AlN and GaN in the SPSL were 12 bilayer (BL) and 2 BL, respectively. The FWHM values of main peak for the AlN/GaN SPSL were 34.2 arcsec for the (0002) ω-scan and 37.9 arcsec for the (10-12) ω-scan. A RSM near (1 1 -2 12) reflection of 6H-SiC clearly indicates that AlN/GaN SPSL was coherently grown on 6H-SiC. The very small FHWM values reflect coherent growth of AlN/GaN SPSL on 6H-SiC substrate.