(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に触媒金属の微粒子を配置する微粒子配置工程と、
前記微粒子を配置した前記基板の上に有機金属から構成された原料ガスを供給し、前記微粒子を触媒として前記原料ガスより結晶化したナノワイヤを成長するナノワイヤ成長工程と
を備え、
前記ナノワイヤ成長工程では、前記原料ガスに加えて（ＣＨ3）3ＣＣｌのガスを供給する
ことを特徴とするナノワイヤの作製方法。
【請求項２】
請求項１記載のナノワイヤの作製方法において、
前記ナノワイヤ成長工程は、
所定の原料ガスを供給して前記微粒子を触媒として第１ナノワイヤを成長する第１ナノワイヤ成長工程と、
前記第１ナノワイヤの成長とは組成が異なる原料ガスを供給し、前記微粒子を触媒として前記第１ナノワイヤに連続して第２ナノワイヤを成長する第２ナノワイヤ成長工程と
を備えることを特徴とするナノワイヤの作製方法。
【請求項３】
請求項２記載のナノワイヤの作製方法において、
前記第１ナノワイヤ成長工程および前記第２ナノワイヤ成長工程において（ＣＨ3）3ＣＣｌのガスを供給することを特徴とするナノワイヤの作製方法。
【請求項４】
請求項２記載のナノワイヤの作製方法において、
前記第１ナノワイヤ成長工程では（ＣＨ3）3ＣＣｌのガスを供給せず、
前記第２ナノワイヤ成長工程では（ＣＨ3）3ＣＣｌのガスを供給する
ことを特徴とするナノワイヤの作製方法。
【請求項５】
請求項１記載のナノワイヤの作製方法において、
前記ナノワイヤ成長工程は、
前記原料ガスとともに第１導電型の不純物となる第１不純物原料を供給して前記微粒子を触媒として第１導電型ナノワイヤを成長する第１導電型ナノワイヤ成長工程と、
前記原料ガスを供給し、前記微粒子を触媒として前記第１導電型ナノワイヤに連続して不純物が導入されていないｉ型ナノワイヤを成長するｉ型ナノワイヤ成長工程と、
前記原料ガスとともに第２導電型の不純物となる第２不純物原料を供給し、前記微粒子を触媒として前記ｉ型ナノワイヤに連続して第２導電型ナノワイヤを成長する第２導電型ナノワイヤ成長工程と
を備えることを特徴とするナノワイヤの作製方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のナノワイヤの作製方法において、
前記触媒金属は、Ａｕであることを特徴とするナノワイヤの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機金属を原料とした有機金属気相成長法で、金属微粒子を用いてナノワイヤを作製するナノワイヤの作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
径がナノメータスケールのＩＩＩ−Ｖ族半導体からなるナノワイヤの、光デバイスやトランジスタなどへの応用が検討されている。このナノワイヤは、触媒金属の微粒子を用いた有機金属気相成長法による結晶成長によって、ボトムアップ的に作製することができる。このナノワイヤの作製方法は、原料の使用量を減らして効率よくナノワイヤを作製できる技術であるが、積層欠陥が入りやすく、また、低温での成長であるため、不純物の混入が懸念されている。
【０００３】
これに対し、成長中にＨＣｌガスをエッチングガスとして導入すると、エッチングガスを導入しない場合と比べてより高い温度でナノワイヤを成長することができ、炭素などの不純物の混入が減り、また、積層欠陥も入りにくくなることが報告されている（非特許文献１参照）。ＨＣｌガスを導入することで、ナノワイヤの径方向の成長が抑えられ、ＩｎＰナノワイヤによる発光素子の発光特性が改善されたことが報告されている（非特許文献１，非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Thuy T T Vu1 et al. ,"High optical quality single crystal phase wurtzite and zincblende InP nanowires ", Nanotechnology, vol,24, 115705(6pp), 2013.
【非特許文献２】Magnus T. Borgstrom1 et al. , "In Situ Etching for Total Control Over Axial and Radial Nanowire Growth",Nano Res ,vol.3, pp.264-270, 2010.
【非特許文献３】Koichi Naniwae et al. , "Alloy composition control of InGaAs/InP grown by Cl-assisted MOVPE with tertiarybutylchloride", Journal of Crystal Growth, vol.248, pp.400-404, 2003.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した技術では、高い品質のナノワイヤが形成できるが、ＨＣｌおよびＰＨ3が用いられ、また、これらガスは高い圧力で保存されているため、取り扱いが容易ではなく、作製が容易ではないという問題があった。
【０００６】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、より容易に高い品質のナノワイヤが形成できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るナノワイヤの作製方法は、基板の上に触媒金属の微粒子を配置する微粒子配置工程と、微粒子を配置した基板の上に有機金属から構成された原料ガスを供給し、微粒子を触媒として原料ガスより結晶化したナノワイヤを成長するナノワイヤ成長工程とを備え、ナノワイヤ成長工程では、原料ガスに加えて（ＣＨ3）3ＣＣｌのガスを供給する。
【０００８】
上記ナノワイヤの作製方法において、ナノワイヤ成長工程は、所定の原料ガスを供給して微粒子を触媒に第１ナノワイヤを成長する第１ナノワイヤ成長工程と、第１ナノワイヤの成長とは組成が異なる原料ガスを供給し、微粒子を触媒に第１ナノワイヤに連続して第２ナノワイヤを成長する第２ナノワイヤ成長工程とを備える。
【０００９】
上記ナノワイヤの作製方法において、第１ナノワイヤ成長工程および第２ナノワイヤ成長工程において（ＣＨ3）3ＣＣｌのガスを供給する。
【００１０】
上記ナノワイヤの作製方法において、第１ナノワイヤ成長工程では（ＣＨ3）3ＣＣｌのガスを供給せず、第２ナノワイヤ成長工程では（ＣＨ3）3ＣＣｌのガスを供給する。
【００１１】
上記ナノワイヤの作製方法において、ナノワイヤ成長工程は、原料ガスとともに第１導電型の不純物となる第１不純物原料を供給して微粒子を触媒に第１導電型ナノワイヤを成長する第１導電型ナノワイヤ成長工程と、原料ガスを供給し、微粒子を触媒に第１導電型ナノワイヤに連続して不純物が導入されていないｉ型ナノワイヤを成長するｉ型ナノワイヤ成長工程と、原料ガスとともに第２導電型の不純物となる第２不純物原料を供給し、微粒子を触媒にｉ型ナノワイヤに連続して第２導電型ナノワイヤを成長する第２導電型ナノワイヤ成長工程とを備える。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したことにより、本発明によれば、より容易に高い品質のナノワイヤが形成できるようになるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１におけるナノワイヤの作製方法を説明するフローチャートである。
【図２】図２は、作製したナノワイヤを走査型電子顕微鏡で観察した状態を示す写真である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態２におけるナノワイヤの作製方法で作製したナノワイヤの構成を示す構成図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態３におけるナノワイヤの作製方法で作製したナノワイヤの構成を示す構成図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態４におけるナノワイヤの作製方法で作製したナノワイヤの構成を示す構成図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態４におけるナノワイヤの作製方法で作製したナノワイヤを用いた発光素子の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００１５】
［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態１について図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１におけるナノワイヤの作製方法を説明するフローチャートである。このナノワイヤの作製方法は、まず、工程Ｓ１０１で、基板の上に触媒金属の微粒子を配置する（微粒子配置工程）。例えば、主表面の面方位を（１１１）Ｂ面としたＩｎＰ基板の上に、Ａｕからなる直径１０ｎｍ程度の微粒子を配置すればよい。
【００１６】
次に、工程Ｓ１０２で、上述したように微粒子を配置した基板の上に有機金属から構成された原料ガスを供給し、微粒子を触媒に、原料ガスより結晶化したナノワイヤを成長する（ナノワイヤ成長工程）。例えば、所定の成長温度条件で、原料ガスとしてトリメチルインジウムおよびターシャリブチルフォスフィンを供給することで、ＩｎおよびＰよりなるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体であるＩｎＰのナノワイヤが形成できる。このとき、本発明では、原料ガスに加えて（ＣＨ3）3ＣＣｌのガスを供給する。なお、以下では、（ＣＨ3）3ＣＣｌを、ＴＢＣｌ（ターシャリブチルクロライド）と称する。
【００１７】
このように、原料ガスに加えてＴＢＣｌを成長雰囲気に供給することで、ナノワイヤ延在方向（軸方向）に垂直な径方向の成長が制御（抑制）され、軸方向に直径が均一なナノワイヤが形成できるようになる。なお、上述したナノワイヤの成長は、全て低圧（常圧以下）の飽和蒸気圧を持つ有機系化合物を材料とした有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）による、金属微粒子触媒を用いたＶＬＳ（ｖａｐｏｒ−ｌｉｑｕｉｄ−ｓｏｌｉｄ）成長である。この作製方法によれば、ボンベなどを用いて高い圧力で保存されている、ＨＣｌおよびＰＨ3などの取り扱いが容易ではないガスを用いることがない。従って、実施の形態１によれば、より安全な環境下で容易に高い品質のナノワイヤが形成できるようになる。
【００１８】
ところで、有機金属気相成長法による化合物半導体の薄膜形成技術では、有機塩素化合物であるＴＢＣｌを用いることで、このエッチング効果により、成長している薄膜の成長速度や組成が変化することが報告されている（非特許文献３参照）。この報告では、ＴＢＣｌを用いてないものと比較して遜色のない結晶が得られている。しかしながら、この技術は、触媒金属の微粒子を用いたナノワイヤの成長ではない。ナノワイヤの成長技術においては、上記薄膜形成の技術と同様のエッチングガスを成長中に供給する成長法が試された例はなく、ナノワイヤにおいて同様な効果が発現するかどうかは不明であった。
【００１９】
以下、実際に作製したナノワイヤについて、図２を用いて説明する。図２は、作製したナノワイヤを走査型電子顕微鏡で観察した状態を示す写真である。
【００２０】
まず、図２の（ａ），（ａ’）は、ＩｎＰによるナノワイヤを示している。ＩｎＰナノワイヤの作製では、まず、主表面の面方位を（１１１）ＢとしたＩｎＰ基板を用いた。また、Ｉｎ基板の上には、直径１０ｎｍの複数のＡｕ微粒子を配置した。この状態で、成長温度を３７５℃とし、ＴＭＩｎ（トリメチルインジウム）７ｓｃｃｍ、ＴＢＰ（ターシャリブチルフォスフィン）３６ｓｃｃｍを、成長室内に３０分供給することにより成長を行った。ここで、図２の（ａ’）は、原料ガスに加え、ＴＢＣｌのガスを流量０．８ｓｃｃｍで供給して成長した場合を示している。なお、ｓｃｃｍは流量の単位であり、０℃・１０１３ｈＰａの流体が１分間に１ｃｍ3流れることを示す。
【００２１】
次に、図２の（ｂ），（ｂ’）はＩｎＡｓＰによるナノワイヤを示している。ＩｎＡｓＰナノワイヤの作製では、まず、上述同様に、Ｉｎ基板の上に、直径１０ｎｍの複数のＡｕ微粒子を配置した。この状態で、成長温度を３３０℃とし、ＴＭＩｎ７ｓｃｃｍ、ＴＢＰ３６ｓｃｃｍ、ＴＢＡｓ（ターシャリブチルアルシン）４ｓｃｃｍを２０分供給することにより成長を行った。ここで、図２の（ｂ’）は、原料ガスに加え、ＴＢＣｌのガスを流量６．４ｓｃｃｍで供給して成長した場合を示している。
【００２２】
次に、図２の（ｃ），（ｃ’）は、ＧａＩｎＡｓによるナノワイヤを示している。ＧａＩｎＡｓナノワイヤの作製では、まず、上述同様に、Ｉｎ基板の上に、直径１０ｎｍの複数のＡｕ微粒子を配置した。この状態で、成長温度を３３０℃とし、ＴＭＩｎ１１ｓｃｃｍ、ＴＥＧａ（トリエチルガリウム）１５ｓｃｃｍ、ＴＢＡｓ１ｓｃｃｍを４０分供給することにより成長を行った。ここで、図２の（Ｃ’）は、原料ガスに加え、ＴＢＣｌのガスを流量９．６ｓｃｃｍで供給して成長した場合を示している。
【００２３】
成長温度が比較的高いため、図２の（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、ＴＢＣｌを供給していない条件では、軸方向に垂直な径方向の成長により、基板側が太く、基板より離れる先端側が細くなる先細りした構造になっている。これに対し、ＴＢＣｌを供給した条件では、ＴＢＣｌより供給されるＣｌのエッチングの効果により、反応種の成長表面での拡散が促進されるため、径方向の成長が極めて遅くなる。また、側壁を拡散する反応種が、先端のＡｕ微粒子触媒で取り込まれるため軸方向の成長が促進される。これらの結果、組成の変化が少なく、また、直径の変化が少ない状態で、より直進性に優れたナノワイヤの構造が形成されるようになる。
【００２４】
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２におけるナノワイヤの形成方法は、まず、第１工程で、基板の上に触媒金属の微粒子を配置する（微粒子配置工程）。例えば、主表面の面方位を（１１１）Ｂ面としたＩｎＰ基板の上に、Ａｕからなる直径１０ｎｍ程度の複数の微粒子を配置する。例えば、Ａｕ微粒子が分散している分散液（コロイド溶液）を塗布し、この後、分散媒体を除去すればよい。
【００２５】
次に、第２工程で、上述したように、微粒子を配置した基板の上に有機金属から構成された原料ガスを供給し、微粒子を触媒に原料ガスより結晶化したナノワイヤを成長する（ナノワイヤ成長工程）。
【００２６】
ここで、実施の形態２では、ナノワイヤを成長する工程において、まず、所定の原料ガスを供給して微粒子を触媒に第１ナノワイヤを成長する（第１ナノワイヤ成長工程）。例えば、ＴＭＩｎ１×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎ、ＴＢＰ１．２×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎを、ＭＯＣＶＤ装置の成長室内に供給し、また、同時に、ＴＢＣｌ３×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎを成長室内に供給し、第１ナノワイヤとしてＩｎＰナノワイヤを１５分成長する。
【００２７】
次に、第１ナノワイヤの成長とは組成が異なる原料ガスを供給し、微粒子を触媒にして第１ナノワイヤに連続して第２ナノワイヤを成長する（第２ナノワイヤ成長工程）。例えば、ＴＭＩｎ１×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎ、ＴＢＡｓ１．２×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎを、上記ＭＯＣＶＤ装置の成長室内に供給し、また、同時に、ＴＢＣｌ１×１０-5ｍｏｌ／ｍｉｎを成長室内に供給し、第２ナノワイヤとしてＩｎＡｓナノワイヤを１分成長する。
【００２８】
引き続き、再度、ＴＭＩｎ１×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎ、ＴＢＰ１．２×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎを、ＭＯＣＶＤ装置の成長室内に供給し、また、同時に、ＴＢＣｌ３×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎを成長室内に供給し、第１ナノワイヤとしてＩｎＰナノワイヤを１分成長する。引き続いて、ＴＭＩｎ１×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎ、ＴＢＡｓ１．２×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎを、上記ＭＯＣＶＤ装置の成長室内に供給し、また、同時に、ＴＢＣｌ１×１０-5ｍｏｌ／ｍｉｎを成長室内に供給し、第２ナノワイヤとしてＩｎＡｓナノワイヤを１分成長する。
【００２９】
引き続き、ＴＭＩｎ１×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎ、ＴＢＰ１．２×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎを、ＭＯＣＶＤ装置の成長室内に供給し、また、同時に、ＴＢＣｌ３×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎを成長室内に供給し、第１ナノワイヤとしてＩｎＰナノワイヤを１分成長する。引き続いて、ＴＭＩｎ１×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎ、ＴＢＡｓ１．２×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎを、上記ＭＯＣＶＤ装置の成長室内に供給し、また、同時に、ＴＢＣｌ１×１０-5ｍｏｌ／ｍｉｎを成長室内に供給し、第２ナノワイヤとしてＩｎＡｓナノワイヤを１分成長する。
【００３０】
この後、ＴＭＩｎ１×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎ、ＴＢＰ１．２×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎを、ＭＯＣＶＤ装置の成長室内に供給し、また、同時に、ＴＢＣｌ３×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎを成長室内に供給し、第１ナノワイヤとしてＩｎＰナノワイヤを１０分成長する。上述した各成長における成長温度条件は、３７０℃とする。
【００３１】
以上の工程により、図３に示すように、ＩｎＰ基板３０１の上に、Ａｕ微粒子３０２を触媒にし、ＩｎＰナノワイヤ３０３，ＩｎＡｓナノワイヤ３０４，ＩｎＰナノワイヤ３０５，ＩｎＡｓナノワイヤ３０４，ＩｎＰナノワイヤ３０５，ＩｎＡｓナノワイヤ３０４，ＩｎＰナノワイヤ３０６が成長して積層した、ヘテロ接続構造のナノワイヤが得られる。
【００３２】
また、上述したプロセス条件とすることで、ＩｎＰナノワイヤ３０３およびＩｎＰナノワイヤ３０６は、比較的長く形成され、ＩｎＡｓナノワイヤ３０４，ＩｎＰナノワイヤ３０５，ＩｎＡｓナノワイヤ３０４，ＩｎＰナノワイヤ３０５，ＩｎＡｓナノワイヤ３０４は、量子効果が発現される程度に短く形成される。この結果、ＩｎＡｓナノワイヤ３０４は、量子ドットとして機能させることができ、ナノワイヤ中に量子ドット構造を組み込むことができる。
【００３３】
実施の形態２においても、原料ガスに加えてＴＢＣｌを成長雰囲気に供給しているので、ナノワイヤ延在方向（軸方向）に垂直な径方向の成長が制御（抑制）され、軸方向に直径が均一なナノワイヤが形成できるようになる。この作製方法によれば、ボンベなどを用いて高い圧力で保存されている、ＨＣｌ，ＰＨ3，およびＡｓＨ3などの取り扱いが容易ではないガスを用いることがない。従って、実施の形態２においても、より容易に高い品質のナノワイヤが形成できるようになる。
【００３４】
また、実施の形態２では、原料ガスと同時にＴＢＣｌを供給しているので、ＩｎＡｓのナノワイヤ成長層の周りにはＩｎＰが、ＩｎＰのナノワイヤ成長層の周りにはＩｎＡｓが、積層することがなくヘテロ構造のナノワイヤが形成できる。
【００３５】
［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３について説明する。実施の形態３におけるナノワイヤの形成方法は、まず、第１工程で、基板の上に触媒金属の微粒子を配置する（微粒子配置工程）。例えば、主表面の面方位を（１１１）Ｂ面としたＧａＡｓ基板の上に、Ａｕからなる複数の微粒子を配置する。例えば、基板の上に蒸着法などによりＡｕ層を形成し、形成したＡｕ層を、よく知られたリソグラフィ技術によりパターニングし、直径２０μｍの円形のパターンが配列した配列パターンを形成する。この後、基板を加熱することで、基板の上に、複数のＡｕ微粒子が配列した状態とすればよい。
【００３６】
次に、第２工程で、上述したように、微粒子を配置した基板の上に有機金属から構成された原料ガスを供給し、微粒子を触媒に原料ガスより結晶化したナノワイヤを成長する（ナノワイヤ成長工程）。
【００３７】
ここで、実施の形態３では、ナノワイヤを成長する工程において、まず、所定の原料ガスを供給して微粒子を触媒に第１ナノワイヤを成長する（第１ナノワイヤ成長工程）。例えば、ＴＭＩｎ１×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎ、ＴＥＧａ１×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎ、ＴＢＡｓ５×１０-5ｍｏｌ／ｍｉｎを、ＭＯＣＶＤ装置の成長室内に供給し、成長温度３４０℃で、第１ナノワイヤとしてＧａＩｎＡｓナノワイヤを１５分成長する。ここでは、ＴＢＣｌは供給しない。
【００３８】
次に、第１ナノワイヤの成長とは組成が異なる原料ガスを供給し、微粒子を触媒として第１ナノワイヤに連続して第２ナノワイヤを成長する（第２ナノワイヤ成長工程）。例えば、ＴＭＩｎ１×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎとＴＢＰ１．２×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎを供給し、成長温度４２０℃で、第２ナノワイヤとしてＩｎＰナノワイヤを２０分成長する。この工程では、成長の終盤２分間に、ＴＢＣｌ３×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎを成長室内に供給（導入）する。
【００３９】
上述したＩｎＰの成長では、図４の（ａ）に示すように、基板４０１の上に、Ａｕ微粒子４０２を触媒として成長したＧａＩｎＡｓナノワイヤ４０３が形成される。また、ＧａＩｎＡｓナノワイヤ４０３の側部には、ＩｎＰナノワイヤ４０４が成長する。しかしながら、途中からＴＢＣｌを供給するので、ＧａＩｎＡｓナノワイヤ４０３の側部に成長するＩｎＰの層がエッチングされ、図４の（ｂ）に示すように、ＧａＩｎＡｓナノワイヤ４０３の側部が露出する。この結果、ＧａＩｎＡｓナノワイヤ４０３の上に、ＩｎＰナノワイヤ４０５が連続して形成された状態が得られる。なお、ＴＢＣｌの供給は、ＩｎＰナノワイヤの成長が終了した後で実施してもよい。
【００４０】
［実施の形態４］
次に、本発明の実施の形態４について説明する。実施の形態４におけるナノワイヤの形成方法は、まず、第１工程で、基板の上に触媒金属の微粒子を配置する（微粒子配置工程）。例えば、主表面の面方位を（１１１）Ｂ面としたＩｎＰ基板の上に、Ａｕからなる直径１０ｎｍ程度の複数の微粒子を配置する。例えば、Ａｕ微粒子が分散している分散液（コロイド溶液）を塗布し、この後、分散媒体を除去すればよい。
【００４１】
次に、第２工程で、上述したように、微粒子を配置した基板の上に有機金属から構成された原料ガスを供給し、微粒子を触媒に原料ガスより結晶化したナノワイヤナノワイヤを成長する（ナノワイヤ成長工程）。
【００４２】
ここで、実施の形態４では、ナノワイヤを成長する工程において、まず、原料ガスとともに第１導電型の不純物となる第１不純物原料を供給し、微粒子を触媒に第１導電型ナノワイヤを成長する（第１導電型ナノワイヤ成長工程）。例えば、ＴＭＩｎ１×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎ、ＴＢＰ１．２×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎをＭＯＣＶＤ装置の成長室内に供給し、また同時に、ＴＢＣｌ３×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎを成長室内に供給する。加えて、第１不純物原料としてＤＴＢＳ（ジターシャリブチル硫黄）５×１０-8ｍｏｌ／ｍｉｎを導入し、成長温度条件３７０℃でｎ型のＩｎＰからなるｎ−ＩｎＰナノワイヤを１５分成長する。この場合、第１導電型がｎ型となる。
【００４３】
次に、原料ガスを供給し、微粒子を触媒とし、第１導電型ナノワイヤに連続して不純物が導入されていないｉ型ナノワイヤを成長する（ｉ型ナノワイヤ成長工程）。例えば、ＴＭＩｎ１×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎ、ＴＢＡｓ５．０×１０-5ｍｏｌ／ｍｉｎを成長室内に供給し、また同時に、ＴＢＣｌ３×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎを供給し、成長温度条件３４０℃でｉ型のＩｎＡｓからなるｉ−ＩｎＡｓナノワイヤを１０秒成長する。この工程では、不純物の導入を行わない。
【００４４】
次に、原料ガスとともに第２導電型の不純物となる第２不純物原料を供給し、微粒子を触媒とし、ｉ型ナノワイヤに連続して第２導電型ナノワイヤを成長する（第２導電型ナノワイヤ成長工程）。例えば、ＴＭＩｎ２×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎ、ＴＢＰ１．２×１０-3ｍｏｌ／ｍｉｎを成長室内に供給し、また同時にＴＢＣｌ１×１０-6ｍｏｌ／ｍｉｎを成長室内に供給する。加えて、第２不純物原料として、ＤＥＺｎ（ジエチルジンク）５×１０-7ｍｏｌ／ｍｉｎを導入し、成長温度条件３７０℃で、ｐ型のＩｎＰからなるｐ−ＩｎＰナノワイヤを１５分成長する。この場合、第２導電型がｐ型となる。
【００４５】
以上の工程により、図５に示すように、ＩｎＰ基板５０１の上に、Ａｕ微粒子５０２を触媒とし、ｎ−ＩｎＰナノワイヤ５０３，ｉ−ＩｎＡｓナノワイヤ５０４，ｐ−ＩｎＰナノワイヤ５０５が成長して積層した、ヘテロ接続構造のｐｉｎ型ナノワイヤ５１１が得られる。また、得られたナノワイヤは、直径の変化が少ない状態で、より直進性に優れている。また、ナノワイヤの側部には、他の化合物の成長（堆積）がない。
【００４６】
次に、ＩｎＰ基板５０１より、ｐｉｎ型ナノワイヤ５１１を分離し、図６に示すように、サファイア基板６０１の上に配置する。次いで、ＡｕＺｎＮｉからなるｐ型電極６０２をｐ−ＩｎＰナノワイヤ５０５に接続させ、ＡｕＧｅＮｉからなるｎ型電極６０３をｎ−ＩｎＰナノワイヤ５０３に接続させて形成する。
【００４７】
例えば、ｐｉｎ型ナノワイヤ５１１上の位置を走査型電子顕微鏡で確認し、次いで、電子ビームリソグラフィにより電極パターンを片側ずつ形成する。次いで、ｐ型電極材料およびｎ型電極材料を、各々電子ビーム蒸着装置により蒸着し、電極パターンをリフトオフし、上記各電極を形成する。また、各電極を形成した後、３５０℃まで加熱処理し、各電極とナノワイヤとのオーミックコンタクトをとる。
【００４８】
上述したように作製した発光素子によれば、ｐ型電極６０２およびｎ型電極６０３により供給される電流は、活性層となるｉ−ＩｎＡｓナノワイヤ５０４に効率よく注入され、発光が得られる。ｉ−ＩｎＡｓナノワイヤ５０４の長さを変えることにより、通信波長帯の１．５５μｍ発光が可能である。
【００４９】
以上に説明したように、本発明によれば、有機金属気相成長法で触媒金属の粒子よりナノワイヤを成長させるときに、原料ガスの供給に加えて（ＣＨ3）3ＣＣｌのガスも供給するようにしたので、より容易に高い品質のナノワイヤが形成できるようになる。本発明によれば、ＶＬＳ法によるナノワイヤ成長技術により、より成長温度が高い条件で積層欠陥が少なく、かつ不純物量が少ない高品質のナノワイヤが成長できる。これにより、例えば、ボトムアップ的にかつ制御性良く、比較的容易に、大面積の光デバイスが作製できるようになる。
【００５０】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。例えば、実施の形態４では、ｎ−ＩｎＰナノワイヤ，ｉ−ＩｎＡｓナノワイヤ，ｐ−ＩｎＰナノワイヤの順に成長したが、ｐ−ＩｎＰナノワイヤ，ｉ−ＩｎＡｓナノワイヤ，ｎ−ＩｎＰナノワイヤの順に成長してもよい。
【符号の説明】
【００５１】
３０１…ＩｎＰ基板、３０２…Ａｕ微粒子、３０３…ＩｎＰナノワイヤ、３０４…ＩｎＡｓナノワイヤ、３０５…ＩｎＰナノワイヤ、３０６…ＩｎＰナノワイヤ。
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図２】
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