| Project/Area Number |
22K18896
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 26:Materials engineering and related fields
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | 熱力学 / 結晶成長 / 窒化物半導体 / AlN針状結晶 / 気相成長 / 窒化アルミニウム |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、AlNバルク単結晶を成長させる種結晶となるAlN単結晶ロッドを得るための熱力学的な検討および成長実験を実施する。
（１）AlN単結晶ロッドの成長プロセスの熱力学的検討
原料Al合金融液表面では、AlN結晶を生成させずにAlの蒸発を維持したまま、坩堝壁にAlN単結晶ロッドを持続的に成長させる条件を提案する。
（２）AlN単結晶ロッド成長実験
上記の熱力学的検討に基づき、直径がmmオーダーのAlN単結晶ロッドを得るための成長条件（フラックス組成、成長温度、窒素分圧）を確立する。得られたAlN単結晶ロッドについては、結晶の配向性、成長速度の結晶方位依存性および結晶中の不純物について評価する。
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| Outline of Final Research Achievements |
This study is a basic research to verify the feasibility of obtaining AlN single-crystal rods as seed crystals for solution-grown AlN single-crystals. The thermodynamic conditions for growing AlN single-crystal rods on the crucible wall by evaporation of Al from Fe-Al alloy solution as a raw material were investigated. Based on these conditions, AlN growth experiments were conducted to obtain guidelines on the growth conditions (flux composition, growth temperature, and nitrogen partial pressure) to obtain mm-sized AlN single-crystal rods.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
窒化物系紫外発光素子の量子効率を高めるためには、窒化アルミニウム（AlN）単結晶基板を使用することが求められている。研究代表者は、AlN単結晶の溶液成長に関する研究を行っているが、そのネックとなるのが、種結晶の確保である。本研究では、このネックを解消するための新たな種結晶作製法を開発することを目的とする。本研究が成功すれば、紫外発光素子が殺菌光源として普及し、パワーデバイス分野においても、AlNウエハーに置き換えが進むことが期待される。このように、本研究の社会的意義と挑戦的研究としての意義は大きく、ワイドバンドギャップ半導体分野における国際競争力の向上に資するものである。
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