熱物性顕微鏡によるAlGaN薄膜の熱物性評価とその組成依存性

• Project/Area Number: 20656110
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Structural/Functional materials
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 早稲田 嘉夫 Tohoku University, 多元物質科学研究所, 教育研究支援者 (00006058)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柴田 浩幸 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (50250824) ; 太田 弘道 茨城大学, 工学部, 教授 (70168946)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2009: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2008: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
• Keywords: AlGaN / 熱物性顕微鏡 / 熱浸透率 / AlN / GaN / 組成依存性

Research Abstract

平成20年度に茨城大学に設置の熱物性顕微鏡に実施した改良に基づき、AlGaN薄膜の熱浸透率の高精度測定に平成21年度も取り組んだ。平成20年度に実施した測定では、測定した熱浸透率の値にAlNの濃度差によるに差異が認められ、AlNのモル分率の増大に伴い減少する傾向が見られた。しかし、一部の測定では同じ試料の測定でも測定によっては測定結果に違いが見られていた。これはAlGaN薄膜の表面状態が平滑な面と平滑で無い面があり、この影響があったためと考えられた。そこで、今年度の測定では表面状態の良い場所のみを測定するとともに、偶然誤差の影響を小さくするために、測定箇所1箇所に付き50回の測定を実施し算術平均した値を5回もとめた。このように測定回数を増やし、試料の表面状態の良い場所を適切に選ぶことによって、バラツキの少ないデータを得ることができた。さらに、熱物性顕微鏡で測定した熱浸透等率から、AlN、GaNのモル分率および文献値の密度および比熱のデータを組み合わせて熱伝導率を求めることができた。AlGaN薄膜の算出された熱伝導率を従来のAlGaN薄膜の測定データと比較した。従来データのAlNの組成範囲はAlNの少ない側に限られていたが、それらより広い範囲で、AlNの高濃度側の測定データを得ることができた。また、得られた熱伝導率は従来データの延長上にあることがわかった。さらに、測定データはバーチャルクリスタルモデルにより推定されたAlGaNの組成依存性を良く再現していることが判明した。以上のように熱物性顕微鏡の改良と試料の測定する表面を適切に管理することによって、良い精度薄膜の熱伝導率の評価が可能になった。