Fundamental Study on Cubic Diamond Heteroepitaxial Growth on Trigonal Sapphire Substrate
| Project/Area Number |
19H02616
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 30010:Crystal engineering-related
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
Kasu Makoto 佐賀大学, 理工学部, 教授 (50393731)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 和敏 佐賀大学, シンクロトロン光応用研究センター, 教授 (30332183)
大石 敏之 佐賀大学, 理工学部, 教授 (40393491)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥12,740,000 (Direct Cost: ¥9,800,000、Indirect Cost: ¥2,940,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2019: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000)
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| Keywords | ダイヤモンド / ヘテロエピタキシャル成長 / パワー半導体 / パワー半導体デバイス / シンクロトロン光 / 転位 / ワイドギャップ半導体 / 結晶成長機構 / 成長機構 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、ヘテロエピの結晶性に重要なサファイア結晶表面上およびIrバッファ層面上のダイヤヘテロエピの成長初期過程、すなわち炭素原子の表面拡散、核生成・合体の過程、層成長過程をシンクロトロンX線トポグラフィーやAFM、X線回折などで明らかにする。また層成長過程でのモザイクの配向性の向上、転位発生・消滅の機構、デバイス特性に関連のあるキャリア移動度への影響も明らかにする。またサファイア基板の様々な面方位によるダイヤヘテロエピ膜の面方位制御、オフ基板によるステップフロー成長も試みる。最後に大口径サファイア基板を用いたインチサイズのダイヤヘテロエピを試みる。
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| Outline of Final Research Achievements |
Diamond heteroepitaxial growth on sapphire was investigated by X-ray diffraction and TEM observation, in comparison with MgO substrate. We determined the epitaxial relation as sapphire (11-20)[1-100]// Ir(001)[110]// Diamond(001)[110] and MgO(001)[110]// Ir(001)[110]// Diamond(001)[110]. In the case of sapphire substrate, Ir buffer layer was relaxed, and diamond layer has tensile strain.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究で得られた知見により、これまで4ミリ角でしかなかったダイヤ結晶を、2インチ径まで大口径化できるようになった。さらに、その上に作製したダイヤモンドパワー半導体デバイスは、345MW/cm2の極めて高い出力電力を制御できることを示した。このダイヤモンドパワー半導体デバイスは、近い将来、電気自動車や電車などで使われ、従来よりも格段にエネルギー効率を上げることができる。
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Report
(4 results)
Research Products
(94 results)
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[Journal Article] Fabrication of high-quality GaAs/diamond heterointerface for thermal management applications2021
Author(s)
Jianbo Liang, Yuji Nakamura, Tianzhuo Zhan, Yutaka Ohno, Yasuo Shimizu, Kazu Katayama, Takanobu Watanabe, Hideto Yoshida, Yasuyoshi Nagai, Hongxing Wang, Makoto Kasu, Naoteru Shigekawa
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Journal Title
Diamond & Related Materials
Volume: 111
Pages: 108207-108207
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Characterization of Nanoscopic Cu/Diamond Interfaces Prepared by Surface-Activated Bonding: Implications for Thermal Management2020
Author(s)
J. Liang, Y. Ohno, Y. Yamashita, Y. Shimizu, S. Kanda, N. Kamiuchi, S-W Kim, K. Koyama, Y. Nagai, M. Kasu, and N. Shigekawa
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Journal Title
Appl. Nano Materials
Volume: 3
Issue: 3
Pages: 2455-2462
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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