| Project/Area Number |
22K04957
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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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 | Toyota Technological Institute |
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Principal Investigator |
小島 信晃 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (70281491)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 化合物半導体 / 層状化合物 / エピタキシャル成長 / 結晶成長 / 分子線エピタキシー / エピタキシャルリフトオフ / X線回折 / 結晶欠陥 / 薄層剥離 |
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| Outline of Research at the Start |
半導体基板上に作製した化合物半導体薄膜を剥離し、安価な基板に転写して、剥離後の半導体基板を再利用することは、化合物半導体デバイスの大幅な低コスト化やフレキシブル・エレクトロニクスへの展開が期待できる。本研究では、従来手法と比較して大幅な低コスト化が可能な薄膜剥離法として、二次元層状化合物の劈開性を利用した化合物半導体膜の瞬間的な剥離技術の高度化に取り組む。本技術の改良により、剥離する化合物半導体膜の高品質化を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
GaAsなどの半導体基板上にエピタキシャル成長したIII-V族化合物半導体薄膜を剥離し、安価な基板に転写して、剥離後の半導体基板を再利用することは、化合物半導体デバイスの大幅な低コスト化やフレキシブル・エレクトロニクスへの展開が期待できる。我々はこれまでに、二次元層状化合物であるGaSe/In2Se3を中間層に用いてSi基板上にGaAs層をエピタキシャル成長し、二次元層状化合物の劈開性を利用して、GaAs層を瞬間的に薄層剥離する技術を開発してきた。課題は、層状化合物上GaAs層の転位密度が高く、その低減が必要なことである。そこで本研究では、層状化合物上GaAs層の転位密度低減を目指し、層状化合物のステップ密度分布および面方位が、GaAs成長核形成過程、および転位形成に与える影響を明らかにすることを目的にする。
本年度は、ステップ端構造の異なる2種類のGaAs(001)微傾斜基板を用い、基板のステップ端の原子種とIn2Se3層がGaSeのエピタキシャル方位に与える影響から、GaSeのステップフロー成長におけるIn2Se3層の役割を検討した。その結果、GaAs(001)微傾斜基板上では、[-110]方向にオフカットした基板の場合に、GaSeのエピタキシャル方位は一方向に強く揃うことが分かった。これは、ステップ端がAs原子となるBステップ端でIn2Se3が選択的に結合して、その後のGaSeの結晶方位を決定していることを示すものである。
層状化合物上にGaAsをエピタキシャル成長させるためには、GaSeのステップ端を一方向に揃えて、そのステップ端からのGaAs結晶核形成が重要であることから、GaSeのステップ制御に向けた重要な成果が得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
GaAsをエピタキシャル成長させるためには、GaSeのステップ端を一方向に揃えて、そのステップ端からのGaAs結晶核形成が重要である。当初の予定通り、GaSeのステップ制御を目指して、基板の面方位とステップ構造がGaSeの成膜に与える影響を検討し、GaSeのステップ制御に向けた重要な成果が得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の成果で、GaAs(001)微傾斜基板上にGaSe層状化合物を成膜した場合のステップ構造の役割が明確化できた。次年度は、本成果を基に、GaAs、およびSi(110)微傾斜基板上でのGaSe層状化合物の成膜を試みると共に、GaSe層状化合物上へのGaAs成膜を試み、基板の面方位とステップ構造が、GaSeとその上に成膜したGaAs膜の欠陥生成にどの様に影響するかを検討する。
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