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光ファイバ通信用光機能素子を目指した窒化インジウム系半導体のMOVPE成長

Research Project

Project/Area Number 10F00059
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Applied materials science/Crystal engineering
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

片山 竜二  東北大学, 金属材料研究所, 准教授

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) ZHANG Yuantao  東北大学, 金属材料研究所, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2010 – 2011
Project Status Completed (Fiscal Year 2011)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2011: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2010: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
KeywordsInN / 加圧型MOVPE
Research Abstract

InNは窒化物半導体の中で最も長波長にバンドギャップエネルギを有し、現行の光ファイバ通信帯域のレーザへの応用が期待できる。また本材料系の特徴としてフォノンエネルギーが高いことに起因し、既存材料と比較しバンドギャップエネルギの温度依存性が著しく小さいと予測され、かつヘテロ接合により大きな障壁高さを実現できることから、温度安定性にすぐれた高出力素子の可能性を秘めている。本研究では、有機金属気相成長法(MOVPE)を用いたInN薄膜の高品質化の見込みをつけた。InNの特徴として、成長中の気相固相間の窒素平衡蒸気圧が極めて高いことを踏まえ、窒素を取り込みやすいN極性面を用い、かつ独自開発した加圧型MOVPE装置を用いてInNの熱分解を抑制し、十分な窒素分圧を供給しながら、結晶高品質化に必須である高温下での成長が可能であることを明らかとした。実際に、加圧型MOVPE装置を用いて結晶成長を試みたところ、原料供給比を変化させたストイキオメトリ制御により若干InNリッチ条件において室温でのバンド端発光と残留キャリア濃度の低減(10^<18>cm^<-3>台)を実現したが、その際高温成長ではInドロップレットの偏析による構造品質の微妙な低下が認められた。これは高温化に伴う部分的なInNの熱分解による偏析と、それに伴う成長異常が発生したものと考えられ、成長限界温度を明らかにした。一方、比較的低温で成膜した場合、X線回折極点図測定による構造特性評価ならびに、電子線後方散乱回折(EBSD)を用いた相の分布評価結果によると、準安定相である立方晶InNとその双晶の混在が認められた。これらの構造解析結果をもとに、更なる高品質化の指針が得られた。

Report

(2 results)
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2012 2011 2010

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (15 results)

  • [Journal Article] Phase diagram on phase purity of InN grown pressurized-reactor MOVPE2012

    • Author(s)
      Takeshi Kimura, Kiattiwut Prasertsuk, Yuantao Zhang, Yuhuai Liu, Takashi Hanada, Ryuji Katayama, Takashi Matsuoka
    • Journal Title

      physica status solidi (c)

      Volume: 9(3-4) Issue: 3-4 Pages: 654-657

    • DOI

      10.1002/pssc.201100390

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Relationship between residual carrier density and phase purity in InN grown by pressurized-reactor MOVPE2012

    • Author(s)
      Kiattiwut Prasertsuk, Masaki Hirata, Yuhuai Liu, Takeshi Kimura, Yuantao Zhang, Takuya Iwabuchi, Ryuji Katayama, Takashi Matsuoka
    • Journal Title

      physica status solidi (c)

      Volume: 9(3-4) Issue: 3-4 Pages: 681-684

    • DOI

      10.1002/pssc.201100404

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of Phase Purity on Dislocation Density of Pressurized-Reactor Metalorganic Vapor Phase Epitaxy Grown InN2011

    • Author(s)
      Takuya Iwabuchi, Yuhuai Liu, Takeshi Kimura, Yuantao Zhang, Kiattiwut Prasertsuk, Haruna Watanabe, Noritaka Usami, Ryuji Katayama, Takashi Matsuoka
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 51 Issue: 4S Pages: 04DH02-04DH02

    • DOI

      10.1143/jjap.51.04dh02

    • NAID

      210000140543

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of growth temperature on structure properties of InN grown by pressurized-reactor metalorganic vapor phase epitaxy2011

    • Author(s)
      Yuantao Zhang, Yuhuai Liu, Takeshi Kimura, Masaki Hirata, Kiattiwut Prasertusk, Shiyang Ji, Ryuji Katayama, Takashi Matsuoka
    • Journal Title

      physica status solidi (c)

      Volume: 8(2) Pages: 482-484

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Paving the way to high-quality indium nitride : the effects of pressurized reactor2011

    • Author(s)
      Takashi Matsuoka, Yuhuai Liu, Takeshi Kimura, Yuantao Zhang, Kiattiwut Prasertusk, Ryuji Katayama
    • Journal Title

      Proceeding of SPIE

      Volume: 7945

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      2010 Annual Research Report
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  • [Presentation] 加圧型MOVPE成長InN薄膜における準安定相混在のEBSDによる評価2012

    • Author(s)
      岩渕拓也, 松村博史, 木村健司, 張源涛, プラスラットスック キャッティウット, 劉玉懐, 片山竜二, 松岡隆志
    • Organizer
      第59回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      東京・早稲田大学
    • Year and Date
      2012-03-17
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Effect of Phase Purity on Dislocation Density of PR-MOVPE-Grown InN2011

    • Author(s)
      Takuya Iwabuchi, Yuhuai Liu, Takeshi Kimura, Yuantao Zhang, Kiattiwut Prasertsuk, Ryuji Katayama, Takashi Matsuoka
    • Organizer
      International Conference on Solid State Devices and Materials 2011
    • Place of Presentation
      愛知・愛知県産業労働センタ
    • Year and Date
      2011-09-28
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 加圧型MOVPE成長InNの転位密度と相純度の成長圧力依存性2011

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      岩渕拓也, 平田雅貴, 木村健司, 劉玉懐, 張源涛, キャッティウット プラスラットスック, 片山竜二, 松岡隆志
    • Organizer
      第72回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      山形・山形大学
    • Year and Date
      2011-08-30
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Phase Diagram on Phase Purity of InN grown Pressurized-Reactor MOVPE2011

    • Author(s)
      Takeshi Kimura, Yuantao Zhang, Kiattiwut Prasertsuk, Yuhuai Liu, Ryuji Katayama, Takashi Matsuoka
    • Organizer
      The 9th international Conference on Nitride Semiconductors
    • Place of Presentation
      Glasgow, UK
    • Year and Date
      2011-07-13
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Temperature-Dependent Static Correlation Functions of Vibrational Atomic Displacements for InN Film Measured by X-ray Diffraction2011

    • Author(s)
      Takashi Hanada, Yuhuai Liu, Yuantao Zhang, H.Tajiri, O.Sakata, Takeshi Kimura, Kiattiwut Prasertusk, Ryuji Katayama, Takashi Matsuoka
    • Organizer
      The 9th international Conference on Nitride Semiconductors
    • Place of Presentation
      Glasgow, UK
    • Year and Date
      2011-07-13
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Relationship between residual carrier density and phase purity in InN grown by pressurized-reactor MOVPE2011

    • Author(s)
      Kiattiwut Prasertsuk, Yuhuai Liu, Takeshi Kimura, Yuantao Zhang, Takuy Iwabuchi, Ryuji Katayama, Takashi Matsuoka
    • Organizer
      The 9th international Conference on Nitride Semiconductors
    • Place of Presentation
      Glasgow, UK
    • Year and Date
      2011-07-13
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Possibility of Pressurized-Reactor MOVPE for Nitride Semiconductors2011

    • Author(s)
      Takashi Matsuoka, Yuhuai Liu, Takeshi Kimura, Ryuji Katayama
    • Organizer
      5^<th> International Conference on LED and Solid State Lighting
    • Place of Presentation
      Seoul, Korea(招待講演)
    • Year and Date
      2011-06-30
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 加圧MOVPEにおけるInNの残留キャリア濃度の成長温度依存性2011

    • Author(s)
      キャッティウット プラスラットスック, 平田雅貴, 劉玉懐, 木村健司, 張源涛, 岩渕拓也, 片山竜二, 松岡隆志
    • Organizer
      第58回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      神奈川・神奈川大学
    • Year and Date
      2011-03-27
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 加圧型MOVPE法によるInNの転位密度における相純度の影響2011

    • Author(s)
      岩渕拓也, 劉玉懐, 木村健司, 張源涛, プラスラットスック キャッティウット, 片山竜二, 松岡隆志
    • Organizer
      第58回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      神奈川・神奈川大学
    • Year and Date
      2011-03-27
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] ウルツ鉱型と閃亜鉛鉱型結晶構造の混在したInNの構造解析2011

    • Author(s)
      木村健司, 岩渕拓也, Kiattiwut Prasertsuk, 張源涛, 劉玉懐, 花田貴, 片山竜二, 松岡隆志
    • Organizer
      第58回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      神奈川・神奈川大学
    • Year and Date
      2011-03-27
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Paving the Way to High-quality InN-Effects of Pressurized Reactor in MOVPE-2010

    • Author(s)
      Takashi Matsuoka, Yuhuai Liu, Takeshi Kimura, Yuantao Zhang, Kiattiwut Prasertsuk, Ryuji Katayama
    • Organizer
      International Conference on Nano and Information Technology of Semiconductors
    • Place of Presentation
      Seoul, Korea(招待講演)
    • Year and Date
      2010-12-09
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Effect of growth temperature on structure properties of InN grown by pressurized-reactor metalorganic vapor phase epitaxy2010

    • Author(s)
      Yuantao Zhang, Yuhuai Liu, Takeshi Kimura, Masaki Hirata, Kiattiwut Prasertusk, Shiyang Ji, Ryuji Katayama, Takashi Matsuoka
    • Organizer
      International Workshop on Nitride Semiconductors
    • Place of Presentation
      Tampa, Florida, USA
    • Year and Date
      2010-09-19
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 加圧MOVPE成長InNの相純度の成長温度依存性2010

    • Author(s)
      木村健司, 劉玉懐, 張源涛, Kiattiwut Prasertsuk, 金廷坤, 蓮池紀幸, 播磨弘, 片山竜二, 松岡隆志
    • Organizer
      第71回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      長崎・長崎大学
    • Year and Date
      2010-09-14
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      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 加圧MOVPE成長InNのバンドギャプエネルギーの温度依存性2010

    • Author(s)
      劉玉懐, 木村健司, 張源涛, Kiattiwut Prasertsuk, 花田貴, 片山竜二, 松岡隆志
    • Organizer
      第71回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      長崎・長崎大学
    • Year and Date
      2010-09-14
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Extended Growth Windows for Single Crystalline InN Grown by Pressurized-Reactor Metalorganic Vapor Phase Epitaxy2010

    • Author(s)
      Yuhuai Liu, Takeshi Kimura, Yuantao Zhang, Masaki Hirata, Kiattiwut Prasertsuk, Ryuji Katayama, Takashi Matsuoka
    • Organizer
      37th International Symposium on Compound Semiconductors
    • Place of Presentation
      香川・高松シンボルタワー(招待講演)
    • Year and Date
      2010-05-31
    • Related Report
      2010 Annual Research Report

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Published: 2010-12-03   Modified: 2024-03-26  

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