高温プロセスによる新素材の展開

[1102] 光通信用InGaAsP発光受光素子のLPE成長を題材にして観たLPE成長と状態図の基礎

^○中嶋一雄¹ (1.JST FUTURE-PV INNOVATION)

司会:野瀬嘉太郎(京都大学)

キーワード：化合物半導体, 状態図, エピタキシャル成長, 発光受光素子, 格子整合

液相エピタキシャル成長は、最も古くから実用化されており、GaPやGaAs等の発光ダイオードに使われていた、固液平衡に基づいた基礎的理解のしやすい成長技術である。光通信が始まった頃、光ファイバーの損失の少ない、1.3や1.55 μmの波長を出せる半導体レーザが要求されだした。この波長帯をカバーできる材料が、InP基板に格子整合したInGaAsP４元型であることが判明し、世界中でLPE成長が始まった。私も入社早々この研究に携わるチャンスをもらった。博士課程で４元型半導体の状態図の研究をしていたので、それが即役立った。 この課題を解くには、４元型の状態図、固液平衡、格子整合、ミスフィット転位の最小化、ヘテロエピタキシャル成長、相分離といった課題を解決する必要がある。これは40年前の課題であるが、その後から現在までの種々のエピタキシャル成長でも同じ課題を解いており、エピタキシャル成長のベースとなる普遍的な課題である。今回は、InGaAsP４元型を題材にこの関係を説明するが、基本的な概念は不変であり、現在の液相エピタキシャル成長は元より、気相や分子からのエピタキシャル成長等でも役に立つと考える。