(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の層と、第１の層とは異なる材料を主成分とする第２の層とが、少なくとも１層ずつ交互に積層されている量子井戸構造であって、
第１の層の主成分が、コランダム構造を有する酸化物であり、
第２の層の主成分が、コランダム構造を有しており、且つ、ガリウム、鉄、インジウム、アルミニウム、バナジウム、チタン、クロム、ロジウム、ニッケルまたはコバルトを含む材料であることを特徴とする量子井戸構造。
【請求項２】
前記酸化物が、ガリウム、鉄、インジウムおよびアルミニウムから選ばれる１種または２種以上の金属を含む請求項１記載の量子井戸構造。
【請求項３】
第１の層および第２の層の厚さが、それぞれ２０ｎｍ以下である請求項１または２に記載の量子井戸構造。
【請求項４】
第１の層と第２の層とが、少なくとも２層ずつ積層されている請求項１〜３のいずれかに記載の量子井戸構造。
【請求項５】
表面の一部または全部にコランダム構造を有する下地基板上に、ミストを用いて結晶成長されてなる請求項１〜４のいずれかに記載の量子井戸構造。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の量子井戸構造を含むことを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
半導体レーザ、ダイオードまたはトランジスタである請求項６記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、量子井戸構造およびその量子井戸構造を含む半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
量子井戸（ＱＷ）を用いた光・電子デバイスの開発は非常に活発であり、従来から、量子井戸構造について、種々検討がなされている。
特許文献１には、基板結晶面上に原子層単位で酸化物をエピタキシー積層成長してなる酸化物人口超格子薄膜が記載されている。
特許文献２には、ノンドープのＺｎＯ層と、ｐ型にドーピングされたＺｎＴｅ層との量子井戸構造が記載されている。
特許文献３には、亜鉛酸化物または亜鉛酸化物混晶薄膜を量子井戸とする構造が記載されている。
特許文献４には、β−Ｇａ２Ｏ３基板上にＡｌＮバッファ層を介して形成されたＧａＮとＩｎＧａＮとの量子井戸構造が記載されている。
特許文献５には、ＩｎＧａＡｓＰ井戸層とＩｎＧａＰＳｂ障壁層からなる量子井戸を含む半導体レーザが記載されている。
【０００３】
しかしながら、量子井戸を作製するに当たって、原子層レベルで成膜を制御する必要があり、堆積した原子のマイグレーションがとても重要であるため、どうしても基板温度を高温（＞５００℃）にする必要があった。一方、ガラスなどの汎用機材にＱＷを作製する為には、より低温での成膜を試みなければならない。そこで、ビスマス等の界面活性剤を利用（サーファクタント効果）して、作製温度の低温化（４００℃程度）が試みられているが、まだまだ満足のいくものではなかった。
【０００４】
ところで、高耐圧、低損失および高耐熱を実現できる次世代のスイッチング素子として、バンドギャップの大きな酸化ガリウム（Ｇａ２Ｏ３）を用いた半導体装置が注目されており、インバータなどの電力用半導体装置への適用が期待されている。当該酸化ガリウムは、非特許文献１によれば、インジウムやアルミニウムをそれぞれ、あるいは組み合わせて混晶とすることにより、バンドギャップを制御することが可能であり、中でも、ＩｎＸ’ＡｌＹ’ＧａＺ’Ｏ３（０≦Ｘ’≦２、０≦Ｙ’≦２、０≦Ｚ’≦２、Ｘ’＋Ｙ’＋Ｚ’＝１．５〜２．５）で表されるＩｎＡｌＧａＯ系半導体は、極めて魅力的な材料である。
しかしながら、ＩｎＡｌＧａＯ系半導体は、酸化インジウムや酸化ガリウムは低温成膜しなければコランダム構造を有する結晶を成長することができない。しかし、一方で、量子井戸を作製には原子のマイグレーション促進のための、高温成長（＞５００℃）が求められるという、トレードオフが存在したことが、ポテンシャルの高いコランダム構造を有するＩｎＡｌＧａＯ系の量子井戸構造の実現を阻害していたため、作成自体が困難であり、その製法の確立が待ち望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１５４１００号公報
【特許文献２】特開２０００−３３２２９６号公報
【特許文献３】国際公開第ＷＯ２００２／０５６３９２号
【特許文献４】国際公開第ＷＯ２０１２／１３７７８１号
【特許文献５】特開２０１２−２１２７４８号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】金子健太郎、「コランダム構造酸化ガリウム系混晶薄膜の成長と物性」、京都大学博士論文、平成２５年３月
【非特許文献２】Sawada, H.: Mater. Res. Bull. 29 (1994) 127&#8211;133
【非特許文献３】W.H. Zachariasen, Skr. Nor. Vidensk.-Akad., Kl. 1: Mat.-Naturvidensk. Kl., 4 (1928) 6-166.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、ポテンシャルの高いコランダム構造を有する酸化物からなる量子井戸構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、ミストＣＶＤ法を用いることにより、低温で、ワイドバンドギャップであり、パワーデバイス、光デバイスとしてポテンシャルの高い、コランダム構造を有する酸化物からなる量子井戸構造を作製できることを知見し、上記した従来の問題を一挙に解決できることを見出した。
また、本発明者らは、上記知見を得た後、さらに検討を重ねて、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、以下の発明に関する。
［１］  第１の層と、第１の層とは異なる材料を主成分とする第２の層とが、少なくとも１層ずつ交互に積層されている量子井戸構造であって、
第１の層の主成分が、コランダム構造を有する酸化物であり、
第２の層の主成分が、コランダム構造を有する材料であることを特徴とする量子井戸構造。
［２］  酸化物が半導体である前記［１］記載の量子井戸構造。
［３］  前記酸化物半導体が、ガリウム、鉄、インジウムおよびアルミニウムから選ばれる１種または２種以上の金属を含む前記［１］または［２］に記載の量子井戸構造。
［４］  前記材料が、ガリウム、鉄、インジウム、アルミニウム、バナジウム、チタン、クロム、ロジウム、ニッケルまたはコバルトを含む前記［１］〜［３］のいずれかに記載の量子井戸構造。
［５］  第１の層および第２の層の厚さが、それぞれ２０ｎｍ以下である前記［１］〜［４］のいずれかに記載の量子井戸構造。
［６］  第１の層と第２層とが、少なくとも２層ずつ積層されている前記［１］〜［５］のいずれかに記載の量子井戸構造。
［７］  コランダム構造を有する基板材料を主成分とする下地基板上に、ミストを用いて結晶成長されてなる前記［１］〜［６］のいずれかに記載の量子井戸構造。
［８］  前記［１］〜［７］のいずれかに記載の量子井戸構造を含むことを特徴とする半導体装置。
［９］  半導体レーザ、ダイオードまたはトランジスタである前記［８］記載の半導体装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ポテンシャルの高いコランダム構造を有する酸化物からなる量子井戸構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例で用いたミストＣＶＤ装置の構成図である。
【図２】実施例における成膜時間を示す図である。
【図３】実施例における走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）の測定結果を示す図である。
【図４】実施例におけるエネルギー分散型Ｘ線分光器の測定結果とＳＴＥＭ像の測定結果とを示す図である。
【図５】実施例におけるＸ線回折像を示す図である。
【図６】実施例におけるＸ線回折パターンを示す図である。
【図７】実施例におけるＸ線回折による（０００６）面の逆格子マッピングの結果を示す図である。
【図８】原子構造模型を用いて、図７における（０００６）面を説明する図である。
【図９】実施例におけるＸ線回折による（１０−１，１０）面の逆格子マッピングの結果を示す図である。
【図１０】原子構造模型を用いて、図９における（１０−１，１０）面を説明する図である。
【図１１】実施例におけるＸ線回折による（１１−２，９）面の逆格子マッピングの結果を示す図である。
【図１２】原子構造模型を用いて、図１１における（１１−２，９）面を説明する図である。
【図１３】図７、図９および図１１のサテライトピークの対比図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の量子井戸構造は、第１の層と、第１の層とは異なる材料を主成分とする第２の層とが、少なくとも１層ずつ交互に積層されている量子井戸構造であって、第１の層の主成分が、コランダム構造を有する酸化物であり、第２の層の主成分が、コランダム構造を有する材料であることを特徴とする。
【００１３】
（第１の層）
第１の層は、半導体であっても絶縁体等であってもよいが、半導体を主成分とする層であるのが好ましく、コランダム構造を有する酸化物半導体を主成分として含んでいるのがより好ましい。なお、「主成分」とは、前記のコランダム構造を有する酸化物半導体が、原子比で、第１の層の全成分に対し、好ましくは５０％以上、より好ましくは７０％以上、更に好ましくは９０％以上含まれることを意味し、１００％であってもよいことを意味する。
【００１４】
前記酸化物半導体は、コランダム構造を有していれば特に限定されないが、本発明においては、ガリウム、鉄、インジウムおよびアルミニウムから選ばれる１種または２種以上の金属を含むのが好ましく、ガリウムまたは鉄を含むのがより好ましい。
また、本発明においては、前記酸化物半導体が、α型ＩｎＸＡｌＹＧａＺＯ３（０≦Ｘ≦２、０≦Ｙ≦２、０≦Ｚ≦２、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１．５〜２．５であり、０＜Ｘ又は０＜Ｚである。）であるのが好ましい。前記酸化物半導体がα型ＩｎＸＡｌＹＧａＺＯ３である場合の好ましい組成は、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定されないが、前記結晶性半導体膜に含まれる金属元素中のガリウム、インジウムおよびアルミニウムの合計の原子比が０．５以上であることが好ましく、０．８以上であることがより好ましい。また、前記酸化物半導体がガリウムを含む場合の好ましい組成は、前記結晶性半導体膜に含まれる金属元素中のガリウムの原子比が０．５以上であることが好ましく、０．８以上であるのがより好ましい。
【００１５】
（第２の層）
第２の層は、第１の層とは異なる材料を主成分とする層であり、コランダム構造を有する材料を主成分として含んでさえいれば特に限定されない。ここで、「第１の層とは異なる材料」とは、第１の層と異なる組成または組成比を有していることを意味し、たとえ、第１の主成分と同じ成分で構成されていても組成比が異なれば、前記の第１の層とは異なる材料に含まれるものとする。なお、「主成分」とは、前記のコランダム構造を有する材料が、原子比で、第２の層の全成分に対し、好ましくは５０％以上、より好ましくは７０％以上、更に好ましくは９０％以上含まれることを意味し、１００％であってもよいことを意味する。
【００１６】
第２の層におけるコランダム構造を有する材料としては、コランダム構造を有してさえいれば特に限定されないが、例えば、ガリウム、鉄、インジウム、アルミニウム、バナジウム、チタン、クロム、ロジウム、ニッケルまたはコバルトを含むコランダム構造を有する化合物などが挙げられる。本発明においては、前記材料が、ガリウム、鉄、インジウム、アルミニウム、バナジウム、チタン、クロム、ロジウム、ニッケルまたはコバルトを含む酸化物であるのが好ましく、半導体酸化物であるのがより好ましく、ガリウム、鉄、インジウムおよびアルミニウムから選ばれる１種または２種以上の半導体酸化物であるのが最も好ましい。なお、前記酸化物としては、より具体的には例えば、α−Ｇａ２Ｏ３、α−Ｆｅ２Ｏ３、α−Ｉｎ２Ｏ３、α−Ａｌ２Ｏ３、α−Ｖ２Ｏ３、α−Ｔｉ２Ｏ３、α−Ｃｒ２Ｏ３、α−Ｒｈ２Ｏ３、α−Ｎｉ２Ｏ３、α−Ｃｏ２Ｏ３などが挙げられる。
【００１７】
前記第１の層または第２の層には、ドーパントが含まれていてもよい。前記ドーパントは、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定されない。前記ドーパントとしては、例えば、スズ、ゲルマニウム、ケイ素、チタン、ジルコニウム、バナジウムまたはニオブ等のｎ型ドーパント、またはｐ型ドーパントなどが挙げられる。ドーパントの濃度は、通常、約１×１０１６／ｃｍ３〜１×１０２２／ｃｍ３であってもよいし、また、ドーパントの濃度を例えば約１×１０１７／ｃｍ３以下の低濃度にしてもよい。また、さらに、本発明によれば、ドーパントを約１×１０２０／ｃｍ３以上の高濃度で含有させてもよい。
前記第１の層および第２の層は、ノンドープ、ｎ型またはｐ型の活性層として好適に用いることができる。
【００１８】
本発明の量子井戸構造は、第１の層と、第１の層とは異なる材料を主成分とする第２の層とが、少なくとも１層ずつ交互に積層されていれば特に限定されない。本発明においては、第１の層と第２層とが、少なくとも２層ずつ積層されているのが好ましく、３層ずつ積層されているのがより好ましく、５層ずつ積層されているのが最も好ましい。
また、前記量子井戸構造は、通常、基体上に第１の層と第２の層とを少なくとも１層ずつ積層することにより設けられるが、本発明においては、基体上に、ミストを用いて結晶成長させるのが好ましい。
【００１９】
（基体）
前記基体は、量子井戸構造を支持できるものであれば特に限定されない。前記基体の材料も、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されず、公知の基体であってよく、有機化合物であってもよいし、無機化合物であってもよい。前記基体の形状としては、例えば、平板や円板等の板状、繊維状、棒状、円柱状、角柱状、筒状、螺旋状、球状、リング状などが挙げられるが、本発明においては、基板が好ましい。基板の厚さは、本発明においては特に限定されないが、好ましくは、１０〜２０００μｍであり、より好ましくは５０〜８００μｍである。
【００２０】
前記基板は、板状であって、量子井戸構造の支持体となるものであれば特に限定されない。絶縁体基板であってもよいし、半導体基板であってもよいし、導電性基板であってもよいが、前記基板が、絶縁体基板であるのが好ましく、また、表面に金属膜を有する基板であるのも好ましい。前記基板としては、例えば、コランダム構造を有する基板材料を主成分として含む下地基板、またはβ−ガリア構造を有する基板材料を主成分として含む下地基板、六方晶構造を有する基板材料を主成分として含む下地基板などが挙げられる。ここで、「主成分」とは、前記特定の結晶構造を有する基板材料が、原子比で、基板材料の全成分に対し、好ましくは５０％以上、より好ましくは７０％以上、更に好ましくは９０％以上含まれることを意味し、１００％であってもよいことを意味する。
【００２１】
基板材料は、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定されず、公知のものであってよい。前記のコランダム構造を有する基板材料としては、例えば、前記のコランダム構造を有する材料として例示したものと同じものなどが挙げられるが、本発明においては、α−Ａｌ２Ｏ３またはα−Ｇａ２Ｏ３が好ましい。そして、コランダム構造を有する基板材料を主成分とする下地基板としては、サファイア基板（好ましくはｃ面サファイア基板）や、α型酸化ガリウム基板などが好適な例として挙げられる。β−ガリア構造を有する基板材料を主成分とする下地基板としては、例えばβ−Ｇａ２Ｏ３基板、又はＧａ２Ｏ３とＡｌ２Ｏ３とを含みＡｌ２Ｏ３が０ｗｔ％より多くかつ６０ｗｔ％以下である混晶体基板などが挙げられる。また、六方晶構造を有する基板材料を主成分とする下地基板としては、例えば、ＳｉＣ基板、ＺｎＯ基板、ＧａＮ基板などが挙げられる。なお、六方晶構造を有する基板材料を主成分とする下地基板上には、直接または別の層（例：緩衝層）を介して、各層を積層してもよい。
本発明においては、前記基体が、表面の一部または全部にコランダム構造を有する下地基板であるのが好ましく、表面の一部または全部に金属膜などを有していてもよいサファイア基板またはα型酸化ガリウム基板であるのがより好ましく、表面の一部または全部に金属膜などを有していてもよいｃ面サファイア基板であるのが最も好ましい。また、本発明においては、前記下地基板が、表面の半分以上がコランダム構造を有するのが好ましい。
【００２２】
（積層方法）
第１の層または第２の層の積層は、ミストＣＶＤ法、つまり、原料溶液を霧化し（霧化工程）、生成されるミストをキャリアガスによって前記基体に供給し（ミスト供給工程）、熱反応によって、前記基体上に成膜すること（成膜工程）により行うのが好ましい。
【００２３】
前記霧化工程は、原料溶液を調整し、前記原料溶液を霧化してミストを発生させる。原料溶液は、前記金属を錯体または塩の形態で有機溶媒または水に溶解または分散させることにより調整することができる。
前記金属の配合割合は、特に限定されないが、原料溶液全体に対して、０．０１〜７０質量％であるのが好ましく、０．１〜５０質量であるのがより好ましい。
【００２４】
本工程では、前記原料溶液を霧化してミストを発生させる。霧化手段は、前記原料溶液を霧化できさえすれば特に限定されず、公知の霧化手段であってよいが、本発明においては、超音波を用いる霧化手段であるのが好ましい。
【００２５】
前記キャリアガス供給工程では、キャリアガスを前記ミストに供給する。キャリアガスの種類としては、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されず、例えば、酸素、オゾン、窒素やアルゴン等の不活性ガス、または水素ガスやフォーミングガス等の還元ガスなどが好適な例として挙げられる。また、キャリアガスの種類は１種類であってよいが、２種類以上であってもよく、キャリアガス濃度を変化させた希釈ガス（例えば１０倍希釈ガス等）などを、第２のキャリアガスとしてさらに用いてもよい。また、キャリアガスの供給箇所も１箇所だけでなく、２箇所以上あってもよい。
【００２６】
ミスト供給工程では、前記キャリアガスによって前記ミストを基体へ供給する。キャリアガスの流量は、特に限定されないが、０．０１〜２０Ｌ／分であるのが好ましく、１〜１０Ｌ／分であるのがより好ましい。
【００２７】
成膜工程では、前記ミストを熱反応させて、前記基体表面の一部または全部に成膜する。前記熱反応は、熱でもって前記ミストが反応すればそれでよく、反応条件等も本発明の目的を阻害しない限り特に限定されない。本工程においては、前記熱反応を、６００℃以下の温度で行うのが好ましく、５００℃以下の温度で行うのがより好ましい。また、熱反応は、本発明の目的を阻害しない限り、真空下、非酸素雰囲気下、還元ガス雰囲気下および酸素雰囲気下のいずれの雰囲気下で行われてもよく、また、常圧下、大気圧下、加圧下および減圧下のいずれの条件下で行われてもよいが、本発明においては、常圧下または大気圧下で行われるのが好ましい。なお、膜厚は成膜時間を調整することにより、設定することができる。本発明においては、量子井戸における第１の層および第２の層の厚さが、それぞれ２００ｎｍ以下であるのが好ましく、１００ｎｍ以下であるのがより好ましく、２０ｎｍ以下であるのが最も好ましい。
【００２８】
なお、本発明では、基体上に直接に第１の層および第２の層を積層してもよいし、基体上に、例えばバッファ層等の他の層を介して、積層してもよい。前記バッファ層等の他の層は、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されず、公知の層であってよい。
【００２９】
本発明の量子井戸構造は、コランダム構造を有する酸化物半導体を含むので、半導体装置に有用である。前記量子井戸構造を半導体装置に用いる場合には、そのまま半導体装置に用いてもよいし、量子井戸構造に後処理を施してから用いてもよい。
【００３０】
本発明においては、基体として、サファイア基板等の絶縁体基板を用いる場合には、例えばｐ型半導体層等の他の層をはり合わせた後、基体から前記量子井戸構造を剥離して半導体装置に用いるのが好ましい。剥離手段は、本発明の目的を阻害しない限り、特に限定されず、公知の手段であってもよい。剥離手段としては、例えば、機械的衝撃を加えて剥離する手段、熱を加えて熱応力を利用して剥離する手段、超音波等の振動を加えて剥離する手段、エッチングして剥離する手段などが挙げられる。
【００３１】
前記ｐ型半導体層は、本発明の目的を阻害しない限り特に限定されないが、六方晶の結晶構造を有する金属酸化物を主成分として含むｐ型半導体層であるのが好ましい。前記金属酸化物としては、デラフォサイト（Delafossite）、酸化ロジウムまたはオキシカルコゲナイド（Oxycalcogenide）が好適な例として挙げられる。
【００３２】
前記半導体装置は、電極が半導体層の片面側に形成された横型の素子（横型デバイス）と、半導体層の表裏両面側にそれぞれ電極を有する縦型の素子（縦型デバイス）に分類することができるが、本発明の量子井戸構造は、横型デバイスにも縦型デバイスにも好適に用いることができる。
【００３３】
前記半導体装置としては、例えば、半導体レーザ、ダイオードまたはトランジスタなどが挙げられ、より具体的には、分布帰還型（ＤＦＢ）レーザ、分布反射型（ＤＢＲ）レーザ、外部共振器型レーザ、ショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）、金属半導体電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、静電誘導トランジスタ（ＳＩＴ）、接合電界効果トランジスタ（ＪＦＥＴ）、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）または発光ダイオードなどが挙げられる。
【００３４】
なお、いうまでもないが、前記半導体装置には、さらに他の層（例えば絶縁体層、半絶縁体層、導体層、半導体層、緩衝層またはその他中間層等）などが含まれていてもよい。
【実施例１】
【００３５】
図１を用いて、本実施例で用いたミストＣＶＤ装置を説明する。図１のミストＣＶＤ装置は、供給部１０と、ファインチャネル構造を有する反応部１１とからなり、供給部１０には、超音波振動子１、容器２、キャリアガス供給手段から供給されるキャリアガス３の流量を調節する流量調節弁３ａ、および希釈ガス供給手段から供給される希釈ガス４の流量を調節する流量調節弁４ａが備え付けられている。また、反応部１１には、オゾン供給手段から供給されるオゾン５の流量を調節する流量調節弁５ａ、供給部１０から供給されるミストを混合するミスト混合部６、ヒーター７および基板８が備え付けられている。
【００３６】
原料溶液９ａを、超音波振動子１を用いて霧化してミスト９ｂとし、ミスト９ｂをキャリアガス３によって、反応部１１へ送り出す。ミスト９ｂには、反応部１１に至るまでの途中に、希釈ガスが供給され、さらに、ミスト混合部６に至るまでに、オゾン５が供給される。ミスト混合部６では、ミスト９ｂが混合され、混合されたミスト９ｂは、高さ１ｍｍの反応空間に送り出される。反応空間には基板８が備え付けられており、ヒーター７により、ミスト９ｂが熱反応し、さらにライデンフロスト効果が発現して、基板８上に成膜できるように構成されている。
【００３７】
上記ＣＶＤ装置を用いて、基板上に、α−Ｇａ２Ｏ３膜とα−Ｆｅ２Ｏ３膜を交互に積層して量子井戸構造を作製した。成膜条件を、下記表１および図２に示す。
【００３８】
【表１】
0006390052.tif 000002
【００３９】
走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）を用いて、得られた量子井戸構造を測定した。測定結果を図３に示す。図３から、基板上に量子井戸構造が形成されていることがわかる。また、エネルギー分散型Ｘ線分光器を用いて、作製した量子井戸構造のＦｅ源とＧａ源について測定し、ＳＴＥＭ像と比較した。結果を図４に示す。図４から、Ｆｅを含む層とＧａを含む層との交互層によって量子井戸が形成されていることがわかる。
【００４０】
得られた量子井戸構造につき、Ｘ線回折装置を用いて、各相を同定した。測定は、ＣｕＫα線を用いて、２θ／ωスキャンを行うことにより行った。Ｘ線回折像を図５に示し、Ｘ線回折パターンを図６に示す。図５のＸ線回折像からは、格子像がみえ、量子井戸構造が形成されていることがわかる。また、図６からは、α−Ｆｅ２Ｏ３相およびα−Ｇａ２Ｏ３相を確認することができ、ｃ面サファイア（α−Ａｌ２Ｏ３）基板上に、α−Ｆｅ２Ｏ３／α−Ｇａ２Ｏ３の量子井戸構造が良好に形成されていることがわかる。
【００４１】
また、Ｘ線回折による（０００６）面の逆格子マッピングの結果を図７に示す。なお、参考までに、図８に、原子構造模型を用いて、図７における（０００６）面を示す。図７の逆格子マッピングに関し、非特許文献２および非特許文献３から座標軸ｑＺの（０００６）面における想定値を導き出し、下記表２のとおり、実測値と比較した。その結果、Ａｌ２Ｏ３とＧａ２Ｏ３は、想定値と実測値が整合し、圧縮応力がかかっていないことがわかる。一方、Ｆｅ２Ｏ３については、ピークがなく、Ｇａ２Ｏ３からの圧縮応力を受けていることがわかる。
【００４２】
【表２】
0006390052.tif 000003
【００４３】
また、Ｘ線回折による（１０−１，１０）面の逆格子マッピングの結果を図９に示し、（１１−２，９）面の逆格子マッピングの結果を図１１に示す。なお、参考までに、原子構造模型を用いて、図１０に図９における（１０−１，１０）面を示し、図１２に図１１における（１１−２，９）面を示す。これらの結果から、（１０−１０）面の法線方向をｘ軸とし、ｘ方向の面と、ｙ方向の面で測定し、ｑｚがそれぞれｚ方向に水平であるため、界面が、基板に対して平行であることがわかり、Ｇａ２Ｏ３／Ｆｅ２Ｏ３の量子井戸がＡｌ２Ｏ３に平行であることがわかる。
【００４４】
また、図７、図９および図１１のサテライトピークの対比図を図１３に示す。サテライトピークからＧａ２Ｏ３／Ｆｅ２Ｏ３の量子井戸構造が良好に形成されていることがわかる。
なお、Ｘ線回折装置を用いて測定した量子井戸の間隔（Ｇａ２Ｏ３／Ｆｅ２Ｏ３の繰り返し単位の１単位あたりの長さ）は、約２０．５ｎｍであった。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の量子井戸構造は、半導体（例えば化合物半導体電子デバイス等）、電子部品・電気機器部品、光学・電子写真関連装置、工業部材などあらゆる分野に用いることができるが、特に、半導体分野に有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１    超音波振動子
２    容器
３    キャリアガス
３ａ  流量調節弁
４    希釈ガス
４ａ  流量調節弁
５    オゾン
５ａ  流量調節弁
６    ミスト混合部
７    ヒーター
８    基板
９ａ  原料溶液
９ｂ  ミスト
１０    供給部
１１    反応部
【図１】
0006390052.tif 000004
【図２】
0006390052.tif 000005
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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