【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.07.03】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23TT0038
利用課題名 / Title
Si基板上GaAs膜の歪み評価
利用した実施機関 / Support Institute
豊田工業大学 / Toyota Tech.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者）/Internal Use (by ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions
キーワード / Keywords
化合物半導体, 再生可能エネルギー材料, 薄膜, 段差計, ウェット処理
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
鈴木 啓史
所属名 / Affiliation
豊田工業大学 工学部先端工学基礎学科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
TT-017：表面形状測定器（段差計）
TT-008：洗浄ドラフト一式
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
III-V族化合物多接合構造太陽電池の低コスト化を実現するためには、Si基板上で高品質なGaAs材料を成膜し、III-V/Si多接合構造を形成することが有効な手段である。しかし、GaAsとSiでは、格子定数差、熱膨張係数差が大きいことから、成膜過程でGaAs膜に歪みが生じ、転位等の欠陥が形成されるため、高品質な結晶の成長が困難である。そこで、Si基板上に成膜したGaAs膜の膜厚方向での歪みの分布を明らかにすることを目的に、成膜後のGaAs膜をウェットエッチングにより薄くし、エッチング前後の歪みを比較する。
実験 / Experimental
Si基板上に成膜したGaAs膜のエッチング速度を求めるため、エッチング時間と膜厚の関係を測定した。エッチング液は、29%のNH4OH水溶液、35%のH2O2水溶液、 H2Oをそれぞれ1:1:100の比率で混合した。膜厚はアルファステップでエッチング箇所の段差を測定して調べた。エッチング速度を求めた後、膜厚1.6μmのGaAs試料を膜厚が約0.5μmになるまで、このエッチング液を用いてエッチングした。エッチング前後のGaAs膜の歪みを、ラマン散乱分光法により評価した。
結果と考察 / Results and Discussion
上記エッチング液を用いて、Si基板上に2.0μmの厚さで成膜したテスト用GaAs膜のエッチングを行った。エッチング時間3, 6, 10分の試料のエッチングされた膜厚はそれぞれ、0.48μm , 1.27μm, 1.73μmであり、エッチング速度は170 nm/min と求められた（Fig. 1）。このエッチング液を用いて、本測定用のGaAs膜のエッチングを行った。本測定用の試料はGaAs膜の厚さが1.6μmであり、膜厚が約0.5μmになるまでエッチングを行った。エッチング前後のGaAs膜の歪みを、ラマン散乱分光法により評価した結果、GaAs膜の表面付近とSi界面付近とでは、膜の歪みが異なっており、その大きさが試料の作製方法により変化することが明らかになった。本実験により、Si基板上GaAs膜の膜厚方向での歪み分布が明らかになり、GaAs膜の高品質化のための重要な知見が得られた。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 GaAs膜のエッチング速度
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件