Si基板上化合物半導体ナノワイヤのMBE-VLS成長

摘要

我々は，光-電子集積回路（OEIC）や MEMS への応用を考えて分子線エビタキシー（MBE）法とVapor-Liquid-Solid（VLS）法と融合させた MBE-VLS 法を用いることでSi 基板上への化合物半導体ナノワイヤの成長を試みている．特に（111）Si 基板上への GaAs ナノワイヤの成長では，触媒を用いずに GaAs ナノワイヤを成長することに成功した．これは，Ga 液滴がSi 基板上に形成され，その液滴が触媒の役割を果たしてナノワイヤが成長するものである．また，この成長機構を応用することで，GaAs/AlGaAs コア・シェルナノワイヤ構造を作製することも可能である．一方，ナノワイヤをデバイスに応用することを考えて，（110）Si 基板にトレンチ壁を設け，架橋ナノワイヤ構造を作製したり，表面空乏化の影響を軽減するために，（111）Si 基板上への InAs ナノワイヤの成長も行っている．%Compound semiconductor nanowires (NWs) attract attention for the application to opro-electronic integrated circuit (OEIC) or Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) in the next generation. Therefore, we attempted to fabricate compound semiconductor NWs on Si substrate by combination method of molecular beam epitaxy (MBE) and Vapor-Liquid-Solid (VLS). Especially, we succeeded in fabricating the catalyst-free GaAs NWs on (111)Si substrate. This growth mechanism is explained by the fact that the GaAs NWs are grown by VLS mode through Ga droplets, which are formed at the first growth step. Adopting these facts, we attempted to make GaAs/AlGaAs core-shell structure on Si substrate.rnIn anticipation of device application, we have also fabricated the GaAs NW bridge in a trench of a patterned (110)Si substrate and InAs NWs on (111)Si substrate because of planar device and decrease of depletion layer, respectively.