III-V族半導体膜をドープする方法であって、P型ドーパントをエピタキシャル成長工程に導入する工程と、電子だめとして作用可能な界面活性剤を前記エピタキシャル成長工程に導入する工程と、水素を前記エピタキシャル成長工程に導入する工程と、P型ドープされたIII-V族半導体膜の形成を促進する条件下でIII-V族半導体膜を成長させる工程とを有する方法。請求項1記載の方法において、前記P型ドーパントをエピタキシャル成長工程に導入する工程は、マグネシウムを導入する工程を有するものである方法。請求項1記載の方法において、前記P型ドーパントをエピタキシャル成長工程に導入する工程は、ベリリウムを導入する工程を有するものである方法。請求項1記載の方法において、前記P型ドーパントをエピタキシャル成長工程に導入する工程は、カドミウムを導入する工程を有するものである方法。請求項1記載の方法において、前記電子だめとして作用可能な界面活性剤を前記エピタキシャル成長工程に導入する工程は、Sbを導入する工程を有するものである方法。請求項1記載の方法において、前記電子だめとして作用可能な界面活性剤を前記エピタキシャル成長工程に導入する工程は、Biを導入する工程を有するものである方法。請求項1記載の方法において、水素を前記エピタキシャル成長工程に導入する工程は、第1の水素部分圧力で水素を導入する工程と、前記水素部分圧力を前記第1の水素部分圧力から第2の水素部分圧力に高める工程とを有するものである方法。請求項1記載の方法において、この方法は、さらに、前記P型ドープされたIII-V族半導体膜をアニールして、共ドープされた水素を除去する工程を含むものである方法。請求項1記載の方法において、前記III-V族半導体膜を成長させる工程は、OMVPE成長工程を使用する工程を含むものである方法。請求項1記載の方法において、前記III-V族半導体膜を成長させる工程は、MBE工程を使用する工程を含むものである方法。請求項1記載の方法において、前記III-V族半導体膜を成長させる工程は、CBE工程を使用する工程を含むものである方法。半導体膜半導体をドープする方法であって、ドーパントと、界面活性剤と、水素源との存在下で半導体膜を成長させる工程と、前記半導体膜の成長中に、前記P型ドーパントでドープされた半導体膜の形成を促進する条件を生成する工程とを有する方法。請求項12記載の方法において、前記ドーパントは、マグネシウム、ベリリウム、およびカドミウムから成る群から選択されるものである方法。請求項13記載の方法において、前記界面活性剤は電子だめとして作用可能である方法。請求項14記載の方法において、前記界面活性剤はBiである方法。請求項14記載の方法において、前記界面活性剤はSbである方法。請求項16記載の方法において、水素源の存在下で半導体膜を成長させる工程は、第1の水素部分圧力で水素を導入する工程と、前記水素部分圧力を前記第1の水素部分圧力から第2の水素部分圧力に変更する工程とをさらに含むものである方法。III-V族半導体膜をドープする方法であって、マグネシウム、ベリリウム、およびカドミウムから成る群から選択されるP型ドーパントと、電子だめとして作用可能な界面活性剤と、水素との存在下で、P型ドープされたIII-V族半導体膜の形成を促進する条件において、前記III-V族半導体膜をエピタキシャルに成長させる工程を有する方法。請求項18記載の方法において、前記III-V族半導体膜をエピタキシャルに成長させる工程は、前記成長中、第1の水素部分圧力を第1の時間長だけ維持する工程と、前記成長中、第2の水素部分圧力を第2の時間長だけ維持する工程とをさらに含むものである方法。請求項18記載の方法において、この方法は、さらに、前記P型ドープされたIII-V族半導体膜を、一定の温度で、前記P型ドープされたIII-V族半導体膜から水素を除去する上で十分な時間、アニールする工程を含むものである方法。III-V族半導体膜をドープする方法が提供される。これらの方法は、ドーパントと、電子だめとして作用可能な界面活性剤例えば、アンチモン、ビスマスと、水素との存在下で、P型ドーパントでドープされたIII-V族半導体膜の形成を促進する条件において、III-V族半導体膜をエピタキシャルに成長させる工程を有する。適切なドーパントとしては、亜鉛、マグネシウム、ベリリウム、およびカドミウムなどがある。前記方法の一部の実施形態において、前記ドープされたIII-V族半導体膜のエピタキシャル成長は、第1の水素部分圧力で開始され、その第1の水素部分圧力は、前記エピタキシャル成長工程中、第2の水素部分圧力へと高められる。前記方法の実施形態の一部は、前記ドープされたIII-V族半導体膜を、一定の温度で、共ドープされた水素を前記III-V族半導体膜から除去する上で十分な時間、アニールする工程を含む。以下、本発明の付加的な特徴および利点について説明するが、一部はその説明から明らかになり、または本発明の実施により学習されるであろう。本発明の特徴および利点は、添付の請求項で特筆された手段およびその組み合わせにより実現および取得することができる。以上に述べた本発明の特徴等は、以下の説明および添付の請求項からより完全に理解され、あるいは下記のように本発明を実施することにより学習できるであろう。本明細書において、用語aおよびanは、別段の断りがない限り、1若しくはそれ以上を意味する。当業者であれば、任意およびすべての目的で、特に文書による説明を提供する点で、本明細書に開示するすべての範囲は、任意およびすべての考えられる部分的な範囲およびその部分的な範囲の組み合わせも包含することが理解されるであろう。記載されたいかなる範囲も、同じ範囲の十分な説明として、またその範囲が少なくとも二等分、三等分、四等分、五等分、十等分などに細分化できるものとして容易に認識できるであろう。非限定的な例として、本明細書で説明する各範囲は、下3分の1、中3分の1、および上3分の1などへ容易に分割できる。また当業者であれば、すべての表現、例えばupto最高~、atleast少なくとも、greaterthanより大きい、lessthanより小さいなどは、記載された数を含み、上述のように部分的な範囲に分割可能な範囲を指すことが理解されるであろう。最後に、当業者であれば、範囲が個々の構成要素を含むことが理解されるであろう。本発明の一実施形態例では、電子だめとして作用できる界面活性剤を使って、III-V族半導体、例えばGaPをP型ドープする1若しくはそれ以上の方法を提供する。そのような界面活性剤の例は、例えばSbおよびBiである。また、本発明の実施形態例では、界面活性剤を使って、Hの存在下でIII-V族半導体をP型ドープする方法を提供する。例えば、上記例の界面活性剤をHの存在下で使うと、SbおよびHのデュアル界面活性剤dual-surfactant効果と呼ばれる作用をもたらすことができ、これによりドーパント、例えばZn、Cd、Mg、およびBeのP型ドープが強化される。このデュアル界面活性剤効果は、2つの表面元素に依存し、ただ1つの表面元素に依存する従来の界面活性剤効果の範囲および用途を著しく拡大する。デュアル界面活性剤効果は、2つの表面H原子に依存し、バルク中のHは共ドーパントとして作用する。具体的には、P型ドーパントの導入に対応する上で、界面活性剤例えば、金属元素であるSbの役割は、電子を再分布させるための電子だめを提供することであり、2つの表面H原子の役割は、ドーピング前の表面で電子数規則electroncountingrule:ECRを満たすことであり、共ドープされたH単一電子の役割は、ドーピング後のバルク中で電子を1つ追加してECRを満たすことである。その後、共ドープされたHをアニーリングで拡散させることができる。本開示の目的上、エピタキシャル成長における界面活性剤は、成長中の膜上面で浮遊する活性元素と定義される。通常、これは単一の外来元素である。ここで、用語膜filmドーピングエネルギーは、エピタキシャル成長の工程中、表面下の位置にある陽イオン原子例えば、Gaに置き換わるドーパント原子例えば、Znのエネルギー変化を指して使用され、バルク中の陽イオン原子に置き換わるドーパント原子のバルクドーピングエネルギーとは区別される。本明細書で説明する方法は、MBEおよびCBEの工程にも導入できる。また、表現P型ドーパントでドープされたIII-V族半導体膜の形成を促進する条件下では、当業者に知られたそのような種々の条件を含む。実施例表面におけるSbおよびHの影響下で001GaP膜でのZn、Mg、Be、およびCd導入の第一原理計算を行った。Sb単独では、GaP膜中の全ドーパントの膜ドーピングエネルギーにほとんど影響がなく、Hも存在する場合のみ、Sbにより前記膜ドーピングエネルギーが実質的に低下することがわかった。また、Sbなしで表面のHだけでは、同様な効果が得られなかった。本発明のいかなる特定の作用理論にも拘束される意図はないが、本願発明者らは、これがP型ドーピング工程を熱力学的に好適なものにするSbおよびHの相乗効果デュアル界面活性剤効果であると考えている。デュアル界面活性剤をもたらす上で、Sbの役割は、電子を再分布させる電子だめとして作用することであり、これは金属元素を伴う半導体表面用に一般化されたECRに類似している[14]。Hの役割は、P型ドーパントに不足している電子1つを供給して、当該系がECRを満たせるようにすることである[15]。実験的にIII-V族系でMgおよびZnのドーピングを高レベルで達成することは困難である[8、16]。本発明は、III-V族化合物のエピタキシャル成長中にP型ドーピングを改善する上で共通の戦略をもたらす重大なブレークスルーとなる。本発明を実現するため、ウィーン非経験的シミュレーションパッケージViennaabinitiosimulationpackage[17]を使って計算を行った。GaP001膜は同じ技術を使って、GaP中のZnに対するSbおよびHのデュアル界面活性剤効果に関する計算に適用してモデル化し、この計算はZhuらがPhys.Rev.Lett.1012008年196103で説明しており、その開示内容はこの参照により本明細書に組み込まれる。この計算では2×2の再構成された面を選び、これは図1に示しており、ZhuらのPhys.Rev.Lett.1012008年196103にも説明されている。エピタキシャル成長中の膜ドーピングエネルギーを得るため、第1図2または第2図3の陽イオン層においてGa原子1つをP型ドーパント原子で置き換え、ドープされた系とドープされていない系のエネルギー差を算出した。界面活性剤が膜ドーピングエネルギーに及ぼす作用は、表面の再構成が同じまま保たれると仮定して、表面のPダイマー二量体をSbダイマーで置き換えることにより計算した[20]。第2の界面活性剤としてのHの作用は、異なる濃度および構成のHを表面に導入して研究された。膜ドーピングエネルギーは、次式で定義される。ΔEdoping=Edoped-EundopedμGa-μDopant式中、Edoped[E]undopedはドープされたドープされていない系、すなわちスーパーセルの全エネルギー、μGaμDopantはGaドーパントの化学ポテンシャルである。一般に、μGaはμGa[bulk]ΔHf[GaP]P含有量の高い条件からμGa[bulk]Ga含有量の高い条件まで異なり[21]、式中、ΔHf[GaP]はGaPの生成エンタルピーで、μDopantはμDopant[bulk]に等しい。界面活性剤Sbによる膜ドーピングエネルギーの変化を計算する際、μGaおよびμZnは現れない。Hの場合、膜ドーピングエネルギーは、ドーピング時にHが1つ当該系に追加される場合、H[μ]Hの化学ポテンシャルに依存する。Hの化学ポテンシャルは、成長条件に依存して大きく変化する。ここでは、典型的な値μH=-.67eVと、T=900K、p=1気圧におけるH2分子のエネルギーの半分とが選択された[22]。これは、OMVPE成長では非現実的に低い10-10気圧のH部分圧力に対応したZhuらによるPhys.Rev.Lett.1012008年196103の分析で使用された値とは異なる。また、OMVPE成長では、前駆体の分解時にリン化物表面の触媒作用が強く働く[23]。したがって、表面での非平衡条件により、原子状Hの実際の化学ポテンシャルを推定することは難しい。表面吸着および前駆体分解により実際のHの化学ポテンシャルがより高い可能性もあるため、ここで与えられる気相の化学ポテンシャルは下限と見なせる[23]。この場合、我々の推定よりHが多くなるため、ドーピングエネルギーはより大幅に低下する可能性がある。まず、バルクと、界面活性剤のない膜とのドーピングエネルギー差について研究した。バルクGaPにおけるP型ドーピングエネルギーを基準値として計算した。次に、第1の陽イオン層のGaを置き換えることにより、GaP001膜の表面位置におけるP型膜ドーピングエネルギーを計算した図2a。また、Hによる界面活性剤増強作用の可能性を排除するため、2×2表面の頂部Hはこの計算に含めなかった。バルクおよび膜のドーピングエネルギーは、表1に示すようにZn、Be、Mg、Cdについて得られた。表1の第4列では、すべてのドーパントについて、膜とバルク間のドーピングエネルギー差を示している。表面が存在すると、異なるドーパントのバルクについて、ドーピングエネルギーが0.2eVから約1eVに低下することがわかった。この差は、共有結合半径の違いによる可能性がある。Znの共有結合半径はGaのそれに非常に近く、Beの共有結合半径はGaのそれよりわずかに小さい。そのため、ZnまたはBeが導入された場合、歪み作用が小さいため、バルクと膜でのドーピングエネルギー差も小さい。これと対照的に、CdおよびMgの共有結合半径はGaのそれより大きいため、膜における表面の存在がより大きな歪み緩和を可能にして大サイズのCdおよびMgに対応し、バルク中と比べて膜のドーピングエネルギーを顕著に軽減する。次に、Sbの界面活性剤効果について研究した。OMVPE成長中に導入されたSbは、原子サイズが大きくダングリングボンド未結合手エネルギーが低いため、表面の頂部にとどまってPの表面ダイマーに置き換わる図2b参照。これは、実験的に表面光反射スペクトル[24]で実証されており、第一原理計算で支持されている[20]。Hによる界面活性剤増強作用の可能性を排除するため、初期、Hは表面に含めなかった。それ以前のZnドーピング研究Zhuら、Phys.Rev.Lett.1012008年196103では、Hなしで表面のPがダイマーでSbダイマーと配置されて図2b、以下の式が得られ、Pダイマーの場合より0.07eV高かった。この膜ドーピングエネルギー差は、表2でΔE1と定義されている。ここでは、ドーパントBe、Mg、およびCdについて同じ計算を行って、以下の式をそれぞれ得た。P表面ダイマーの場合と比べて、対応する膜ドーピングエネルギーの変化は、表2に記載したようにΔE1Be=0.36eV、ΔE1Mg=-0.15eV、およびΔE1Cd=0.19eVである。重要な点としては、調べたP型ドーパントのすべてについて、膜ドーピングエネルギー差ΔE1図2ではa対bは、Sbダイマーの場合とPダイマーの場合の間でゼロに近いZn、Mgか正値Cd、Mgであることがわかった。これは、HがなくSbだけでは、GaPのP型ドーピングが有意に強化されないことを示している。次いで、ドーピング工程におけるHの役割について研究した。OMVPE成長では、表面上に原子状Hが生じる[23]。GaPエピタキシャル膜では、著しいH濃度おそらくZn-HおよびC-H複合体の形態が認められる[8]。表面にHがあると、その表面はECRを満たせるようになる[15]。上述したクリーンなGaP001-2×2モデルの表面は、ECRを満たさない。これにより熱力学的な駆動力がHに働いて、Hは膜に導入される。GaP001-2X2の表面がECRを満たすようにするには、表面上の各ダイマーに、両側から交互にHを1つ追加してダイマーバックリングを起こさせる。これが最も低いエネルギーを有することは計算で示されている[13]。Sbを界面活性剤として導入した場合、HはPと等電子的であるため、同じ方法でSbダイマーに結合する図2パートdを参照。そのため、Hの役割について調べる上で表面Hの膜ドーピングエネルギーを計算した。まず、ドーパントの導入前後で2つのH原子の被覆範囲が同じまま保たれると仮定して、Sbがなく各セルに表面Hが2つの状況をテストした図2パートc。それまでZnドーピングについては以下の式がわかっており[13]、図2のパートc対aで示したように、これはHがない場合より0.22eV高い。これは、SbがなくHだけでは、ドーピングが強化されないことを示している。この膜ドーピングエネルギー差は、表2でΔE2と定義されている。これは、おおむねECRがドーピング前には満たされてもドーピング後に破られるためであると考えられる。ここでは、研究対象となったその他のP型ドーパントについても、同様な傾向が認められた。Mg、Cd、およびBeについてHがある場合の膜ドーピングエネルギーは、Hがない場合よりそれぞれ0.07、0.55、および0.41eV高く、この差は表2でΔE2として記載されている。したがって、Sbなしで系にHを導入した場合、膜ドーピングエネルギーは、前記P型ドーパントについて低下しないと結論付けることができる。次に、SbおよびHを組み合わせた効果について研究した。ここでも、前記P型ドーパントの導入前後に2H/セルで覆った表面を仮定すると図2パートd参照、Znの場合は以下の式であることがすでにわかっている[13]。明らかに、Znの膜ドーピングエネルギーは、図2パートb~dで示すように、HがなくSbだけで終端する表面と比べると0.78eVだけ実質的に低減され表2ではΔE3と定義、図2パートc~dで示すように、Hで覆われSbがなくPで終端する表面と比べると0.93eVだけ実質的に低減される表2ではΔE4と定義。この興味深い所見は、SbおよびHのデュアル界面活性剤効果と呼ばれる。すなわち、これら2つの界面活性剤は、建設的な態様で協働してZnの膜ドーピングエネルギーを低下させるが、個別にはZnの膜ドーピングエネルギーを低下させない。他のP型ドーパントについても、同様な傾向が見られた。表2のΔE3およびΔE4の値で示すように、SbおよびHの双方がある場合、Mgの膜ドーピングエネルギーは、Sbだけの場合より0.47eV低く、Hだけの場合より0.69eV低い。SbおよびHの双方がある場合、Cdの膜ドーピングエネルギーは、Sbだけの場合より0.49eV低く、Hだけの場合より0.85eV低い。SbおよびHの双方がある場合、Beの膜ドーピングエネルギーは、Sbだけの場合より0.92eV低く、Hだけの場合より0.97eV低い。したがって、デュアル界面活性剤効果は、研究対象とした前記全P型ドーパントに拡張できる。すなわち、界面活性剤SbおよびHは建設的な態様で協働し、III族副格子内の広範囲なアクセプター元素について前記P型の膜ドーピングエネルギーを低下させる。同様な理由から、本発明の実施形態は、さらに、上述と同様なBiおよびHを含む系を含む。上記の結果は、表面にHがともに導入された場合のみ、Sbの界面活性剤効果が強化されることを示している。このSb効果の根底にある物理的な根拠は、おそらくSbの電気陰性度がPと比較して低いためであり、これは金属元素を伴う半導体表面用に最近提案された一般ECRと同様である[14]。アンチモンはPより金属性が強いため、電子だめとしてより効果的に作用し、P型ドーパントが存在する場合に電子の分布を可能にする。P型ドーパントはECRを満たす上で電子が1つ不足しており、PよりSbの方が不足分の電子を供給しやすく、これによりECRが部分的に満たされる。また、デュアル界面活性剤効果が膜ドーピングエネルギーを低下させる作用は、他の3つの元素と比べ、Mgで最も小さいことがわかる。これは、おそらくこれらドーパントの電気陰性度の違いによるものである。Mg、Be、Cd、およびZnは、それぞれ1.31、1.57、1.69、1.65の電気陰性度を有する[25]。したがって、これら4つの元素中、Mgの電気陰性度が最も低い。そのため、Mgの電子が比較的多く電子再分布に寄与することで、ドーパントであるMg自体を電子だめと見なすことができ、これが一部、当該系に対するSbの電子だめ作用を打ち消す可能性がある。その結果、SbおよびHのデュアル界面活性剤効果は、Mgを導入したとき最も小さくなる。次いで、4つのSb原子あたり3つの表面水素原子が伴う表面構成について調べた。ECRは、表面のHが一定に保たれる場合、ドーパントが導入されると破られる。ECRが満たされるようにするには、Hを1つ追加しなければならない。Znに関するこれまでの研究では、付加的なHの役割を定量化するため、ドーピング前の表面は2Hで覆われるがドーピング後は3Hで覆われると仮定して、Znの膜ドーピングエネルギーが計算されてきた。それによると、以下の式であることがわかっている[13]この例では使用したμHの違いから、参考文献[13]と値が異なることに注意。これと同じことは、当該文献の他の部分についても、μHが現れるすべてのドーピングについて言える。明らかに、ドーピングの後で付加的なHを加えてECRを満たすことにより、Znの膜ドーピングエネルギーは、Hの化学ポテンシャルμHに依存してさらに低下させることができる。ここで、Mg、Cd、およびBeの場合について前記第3のHの作用を調べたところ、それぞれ以下の式であることがわかった。したがって、ここでもMg、Cd、およびBeの膜ドーピングエネルギーは、Hの化学ポテンシャルに依存してさらに低減することができる。ここで使用したHの化学ポテンシャルは下限であるため、実際の成長時、ドーピングエネルギーの低下はこれより大きくなることが期待される。目下、第1の陽イオン層、すなわち表面位置では、P型ドーピングを増強する上でSbおよびHのデュアル界面活性剤効果が示されている。また、第2の陽イオン層、すなわち表面下またはバルク位置でドーパントがGa原子に置き換わる構成について調べることも重要である。Znに関するこれまでの研究では、可能性として2つの構成が考えられている。その一方は、第2の陽イオン層で2つの表面Sbダイマー間にZnを配置するもので図3パートa、他方は表面Sbダイマーの直接下にZnを配置するものである図3パートb。その各々の膜ドーピングエネルギーは、以下の通りであった[13]。これら2つの差、0.08eVは、これらの場所における原子レベルの応力に対するZn膜ドーピングエネルギーの依存性を反映しており[26]、Znは表面ダイマーの直接下で圧縮される場所より、表面ダイマー間で引張られる場所に配置される方が若干好ましい。ここで、この処理はMg、Cd、またはBeを含むよう拡張されたが、同様な結果が見られている。それぞれの膜ドーピングエネルギーは、以下の通りであった。Mgに関する2つの場所のエネルギー差0.28eV、ならびにCgに関する2つの場所のエネルギー差0.36eVは、Znの場合より大きいが、これはおそらくMgおよびCdの共有結合半径がZnより大きいためであろう[27]。そのため、より大きなMgおよびCdについては、引張りが働く場所の方がいっそう好適である。Beは圧縮される場所での方が好ましく、これはBeの共有結合半径がより小さいためである。最後に、P型ドーパントおよびHをGaPバルクに共ドープする場合について研究した。実験では、GaPにおけるZnドーピング中にZn、P、およびHの複合体が形成されることが示されている[28]。これは、一部のHがアクセプターとともにバルクに入ることを示唆している。これまでのZn研究では、Znとともに表面下にHを1つ導入することに伴うエネルギーが計算され、Zn-P-Hの複合体構造が決定されている。図3パートcは、表面下すなわちバルク位置におけるZn原子のドーピングで、Zn原子の横にH原子が伴うものを示している。表面には2つのH原子が残る図3パートaで3つのHが残るのに比べことから、まだECRは満たされる。表面のHは、表面下に入るとドーパントの結合構成を変化させてドーパント-P-H複合体を形成する。Hがない場合、ドーパントは隣接する4つのP原子とsp3混成軌道4面体構造、図3パートaで結合する。Hが追加されると、ドーパント-P結合の1つが切れてP-H結合が形成され、ドーパントは隣接した3つのP原子とsp2混成軌道で結合する平面構造、図3パートc。これはECRでも説明できる。その際、ドーパントは価電子を2つ、Hは1つ提供する。P-HおよびP-ドーパントのどちらの結合も3/4個の電子が必要であるため、それらを合計すると電子3つとなってECRが満たされる。そのため、ドーパントとともに共ドープされたHは、ドーパントの結合構成をsp3からsp2混成軌道に変化させて3つのドーパント-結合に加えて空軌道を形成する。表面下へのドーパントとHの共ドープは、エネルギー的に好ましいこともわかっている。Zn-P-H複合体を形成する第2の陽イオン層位置での膜ドーピングエネルギーは、これまで以下の式であることがわかっており[13]、これは、これに対応して3つのH原子がすべて表面に残る場合より約0.2eV低い。これにより、ドーパントとともにH原子を1つ表面下すなわちバルクに向かわせる、すなわちZnおよびHの共ドーピングを促す熱力学的駆動力が存在することが示唆される。第2の陽イオン層のMg、Cd、またはBeドーピング計算も行った。それらの膜ドーピングエネルギーは以下の通りであった。これらのエネルギーは、すべて、3つのH原子がすべて表面に残る場合より低かった。したがって、バルクへのZnおよびHの共ドーピング同様、Mg、Cd、またはBeでも、ドーパントとともにH原子を1つバルクに向かわせる熱力学的駆動力が存在することが確認された。一方、HはバルクGaP中でP型ドーパントを補ってドーピング効果を軽減することが知られており[29、30]、これは電子構造計算でも確認された。アクセプターを活性化させるには、ドーピング工程後にアニーリングを行ってHを除去すればよい[29、30]。すなわち、共ドープしたHは、ドーパント導入を促進するという目的を果たした後に除去できる。ここで上記の全計算に基づき、SbおよびHのデュアル界面活性剤効果を裏づけとしたOMVPE成長中の妥当かつ完全なP型ドーピング工程を想定し、Mgに関する一例を図4に示す。図4パートaには、Pで終端し2H/セルに覆われた元の表面に対するMgのドーピングを示す。第1の工程例では、Sbが常にPダイマーと置き換わり、Mg原子が第1の陽イオン層に追加されて図4パートb、ドーピング工程を促進する。2つの表面H原子によりECRがドーピング前に満たされることが可能になり、Sbは、電子だめを提供する役割を果たして、格子からの表面MgおよびGa交換を伴う重要な工程後にECRが破られた場合の電子分布を可能にする。それに続く工程例では、Hが1つ表面に追加され、電子をもう1つ加えてECRを満たすことにより、ドーピング工程をさらに促進する図4パートc。第3の工程例では、Mg原子が表面下バルクに入り、第2の、またはより下位の陽イオン層でGa原子に置き換わる。同時に、表面のHがMgとともに表面下バルクに共ドーパントとして入り、図4パートdに示すようにMg-P-H複合体を形成して、表面およびバルク中の複合体場所の双方でECRが満たされる。その後、共ドープされたHをアニーリングで除去してアクセプターを活性化させる必要がある。対応する膜ドーピングエネルギー変化を、Zn、Mg、Cd、およびBeの場合について図5に示す。四角はZnに関する。第1の工程はΔE=-0.93eVで、Sb/2Hで強化された系とP/2H系のエネルギー差を示す。第2の工程はΔE=-1.71eVで、Sb/3H系とSb/2H系のエネルギー差を示す。第3の工程はΔE=-0.23eVで、P-Zn-H複合体とSb/3H系のエネルギー差を示す。Mg円/Cd三角形/Be星については、第1の工程がそれぞれΔE=-0.69eV、-0.85eV、および-0.97eVでデュアル界面活性剤としてのSbおよび2Hの役割を反映し、第2の工程がそれぞれΔE=-1.82eV、-1.65eV、および-1.83eVで第3のHの役割を反映しまた、成長チャンバーでは、Hの化学ポテンシャルが推定値より高いため、ドーピングエネルギーの低下が計算結果を超えることになる、第3の工程がそれぞれΔE=-0.05eV、-0.04eV、および-0.2eVでP-Mg/Cd/Be-H複合体の形成におけるエネルギー利得を反映している。その結果、ドーピング工程全体について、熱力学的にエネルギーが全体として下り坂の構図となる。注意すべき点として、Hを1つ系に追加する前記第2工程の膜ドーピングエネルギーがHの化学ポテンシャルに依存して異なるのに対し、Hを1つ表面からバルクへ移動させる前記第3工程のH膜共ドーピングエネルギーは、Hの化学ポテンシャルに依存しない。これは、成長中にHの部分圧力、したがってHの化学ポテンシャルを高めると、前記第2の工程におけるP型ドーピングをさらに強化できることを示唆している。デュアル界面活性剤効果とその根底のECRに基づいた物理的機序によるこの理論的構図は、OMVPE成長中にSb導入で強化されるZnドーピング、ならびにHおよびZnの共導入のどちらの実験値とも定性的に一貫している。上記のエネルギー変化計算値の全体的な傾向は、正しいものと期待される。これを受け、図1~5およびそれに対応する文書では、III-V族半導体膜をドープする方法例をもたらすいくつかの異なる構成要素、装置、および教示点を提供する。上記に加え、本発明の実施形態例も、特定の結果を達成する方法に1若しくはそれ以上の操作を有するフローチャートで説明することができる。例えば、図6は、III-V族半導体膜をドープする方法600を例示している。図6の操作については、図1~図5を参照して説明した詳細について以下でより完全に説明する。例えば、図6では、方法600がエピタキシャル成長工程にドーパントを導入する操作602を有することを示している。例えば、P型ドーパントはエピタキシャル成長工程に導入可能である。例えば、上述のように、ドーパントは、マグネシウム、ベリリウム、およびカドミウムから成る群から選択できる。また、方法600は、前記エピタキシャル成長工程に界面活性剤を導入する操作604を有する。例えば、電子だめとして作用可能な界面活性剤をエピタキシャル成長工程に導入することができる。例えば、上述のように、電子だめとして作用可能な界面活性剤としては、SbおよびBiなどがある。また、方法600は、前記エピタキシャル成長工程に水素を導入する操作606を有する。例えば、水素は、種々の部分圧力でエピタキシャル成長工程にばく露させることができる。さらに、方法600は、III-V族半導体膜をエピタキシャルに成長させる操作608を例示している。例えば、III-V族半導体膜は、P型ドープされた半導体膜の形成を促進する条件下で成長させることができる。以上を受け、図1~6で提供された図面では、III-V族半導体膜をドープする上で使用できる方法をいくつか例示している。本発明は、その本質および基本的特徴から逸脱しない範囲で他の形態でも実施可能である。以上説明した実施形態は限定を目的としたものではなく、あらゆる点で単に例示的なものと見なすべきである。したがって、本発明の範囲は、以上の説明ではなく添付の請求項により示されるものである。添付の請求項の均等物等価物の意味および範囲内に含まれる変更は、すべて当該請求項の範囲内に包含される。参考文献以上の背景技術および詳細な説明では、種々の参考文献を引用している。これら参考文献については、その完全なリストを以下に含め、その各々を参照により本明細書に組み込むものとする。本明細書で引用するすべての特許、出願、参考文献、および出版物は、個別の参照により組み込まれた場合と同じ度合いで、この参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。1MCopelMCReuterEKaxirasRMTrompPhysRevLett636322GRosenfeldetalPhysRevLett718953JMeyerJVrijmoethHvanderVegtRBehmPhysRevB51147904MRPillaiSSKimSTHoSABarnettJVacSciTechnolB1812325ERudkevichFLiuDESavageTFKuechLMcCaughanMGLagallyPhysRevLett8134676CMFetzerRTLeeJKSchurtleffGBStringfellowSMLeeTYSeongApplPhysLett7614407DCChapmanADHowardGBStringfellowJCrystalGrowth2876478ADHowardDCChapmanGBStringfellowJApplPhys100449049RRWixomLWRiethGBStringfellowJCrystalGrowth26536737410WShockleyJLMollPhysRev119148011SJPeartonHChoFRenJIChyiJHanRGWilsoninRFeenstraTMyersMSShurHAmanoGaNandRelatedAlloysvol595MaterialsResearchSociety2000ppW1061W1061012JKShurtleffSWJunGBStringfellowApplPhysLett78303813JYZhuFLiuGBStringfellowPhysRevLett10119610314LZhangEGWangQKXueSBZhangZZhangPhysRevLett9712610315PKLarsenDJChadiPhysRevB37828216SDBurnhamGNamkoongWHendersonWADoolittleJCrystalGrowth279263017GKresseJHafnerPhysRevB4914251GKresseJFurthmullerComputMaterSci61520RWixomNAModineGBStringfellowPhysRevB6711530921CGVandeWalleJNeugebauerPhysRevLett8806610322OKnackeOKubaschewskiKHesselmannThermochemicalPropertiesofInorganicSubstancessecondEdSpringerVerlag1991pp72874380323GBStringfellowOrganometallicVaporPhaseEpitaxyTheoryandPracticesecondedAcademicPress1999pp14124324MSugiyamaSMaeyamaFMaedaMOshimaPhysRevB52267825ALAllredJInorgNuclChem1721526FLiuMGLagallyPhysRevLett76315627BCorderoVGmezAEPlateroPratsMRevsJEcheverraECremadesFBarragnSAlvarezDaltonTrans20082832283828MDMcCluskeyEEHallerJWWalkerNMJohnsonApplPhysLett65219129EVKRaoBTheysYGottesmanHBissesurin11thInternationalConferenceonIndiumPhosphideandRelatedMaterialsIEEE078035562899199930CHChenSAStockmanMJPeanaskyCPKuoinGBStringfellowMGCrafordSemiconductorsandSemimetalsvol48AcademicPressNewYork1997pp12212731MDSturgeStatisticalandThermalPhysicsFundamentalsandApplicationsillustratededAKPetersLtd2003p13632MIlegemsHCMontgomeryJPhysChemSolids34885