TR-AC-0020 :1998.4.21

Pablo O. Vaccaro

Lateral Wet Oxidation of AlAs Layer in GaAs/AlAs Heterostructures Grown by MBE on GaAs (n11)A Substrates

Abstract:AlxOyを化合物半導体量子効果デバイスヘ応用するために、(n11)A GaAs基板(n=1,2,3,4) 上にMBE(分子線エピタキシー)成長させたGaAs/AlAsヘテロ構造内におけるAlAs層の横方向 酸化特性についての研究が行われている。まず、それぞれの面方向基板における酸化速度の方向 依存性を390℃から510℃の間で測定した。そこで酸化速度には高い異方性が存在し、その異方 性は結晶の対称性に関係していることがわかった。また酸化は酸化時間に対して初期段階ではリ ニア則に従って進み、徐々にパラボリック則に従うようになる。さらに酸化速度の温度依存性を 390℃から600℃の間で測定した。酸化は390℃越えると観測でき、540℃を越えるとサンプルの 表面に劣化が起きる。その劣化は、酸化反応によって生成される気体がエピ層の内部に圧力をか けるために起こると考えられる。光学的反射率計測結果が、今回生成された酸化膜が以前に報告 されている酸化膜よりも均一な膜であることを示した。AlxOy-AlGaAs-GaAs DBRs(分布ブラッ グ反射器)の反射スペクトルは理論的に予想された結果とほぼ同じであった。

In order to obtain AlxOy layer for quantum device application, the lateral sidewall oxidation of AlAs layers grown by molecular beam epitaxiy (MBE) on GaAs (n11)A-oriented substrates (n=1,2,3,4) within heterostructures was investigated. The time dependence of the oxidation rate was found to follow a linear law for the initial process, and later a parabolic law. The direction dependence of the oxidation rate for each type of substrate was measured between 390℃ and 510℃. It was found that the oxidation rate is highly anisotropic and that the anisotropy is related to the symmetry of the crystal structure. The temperature dependence of the oxidation rate was also measured between 390℃ and 600℃. Oxidation was observable for temperatures above 390℃ and the surface of the samples degraded when the temperature exceeded 540 ℃. The degradation seemed to be related to the build up of pressure inside the epilayers due to gases evoling from oxidation reaction. Optical reflection spectroscopic measurements suggested that oxidized layers are more compact than those reported previously. It was also found that AlxOy-AlGaAs-GaAs distributed bragg reflectors (DBRs) have reflectance spectra close to theoretically expected ones.