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2インチクラスm面GaN自立基板の作製

Research Project

Project/Area Number 24656198
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Electronic materials/Electric materials
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

八百 隆文  東北大学, 学際科学国際高等研究センター, 客員教授 (60230182)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 佐藤 忠重  東北大学, 学際科学国際高等研究センター, 客員准教授 (20611776)
岡野 真也  東北大学, 学際科学国際高等研究センター, 客員研究員 (60628270)
粕谷 厚生  東北大学, 学際科学国際高等研究センター, 教育研究支援員 (10005986)
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2013-03-31
Project Status Discontinued (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2013: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2012: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Keywords窒化ガリウム / m面GaN基板 / ハイドライド気相成長法(HVPE) / 積層欠陥
Research Abstract

極性を持つc面GaN基板の限界を打ち破るものとして無極性のm面GaN基板が注目されているが、実用化の観点から最も有望なHVPE法による高品質m面GaN自立基板成長に成功した例は無い。本研究は高品質m面GaN自立基板のHVPE成長技術開発を目的とする。高品質m面GaN自立基板成長における問題は成長中の双晶出現にある。双晶抑制のため、a方向に微傾斜したm面サファイア基板上にGaNを成長する技術を開発した。すなわち、微傾斜サファイア基板表面をアニールによって原子層オーダー段差を持つように調整し、ステップ成長する+c方向のGaN結晶核を優先成長させることによって、サファイヤ基板上に成長したm面GaN厚膜の積層欠陥積層欠陥密度<5E4/cmと低減化させることに成功した。従来の報告の積層欠陥密度>3E5/cmに比較して大幅な積層欠陥減少を実現した。次の課題の自然剥離による自立基板作製に関しては、蒸発が容易なバッファー層(EBL層)として、(NH4Cl層とGaNナノコラムの混在層を用いることによって、GaN高温層(HT-GaN)成長温度までの昇温過程でHN4Cl層は蒸発し界面にはGaNナノコラムが形成される条件を見いだした。これによって、成長後の降温過程で熱応力によって界面剥離が起こり、残留歪の小さい自立基板が得られることを見いだした。さらに、厚膜化の過程で、クラック形成の問題に遭遇した。クラック形成を防ぐために、上記EBLバッファー層の最適化、昇温過程の最適化条件を求め、最終的には10mmx10mmサイズで膜厚400ミクロンで、積層欠陥積層欠陥密度<5E4/cmのm面GaN基板作製に成功した。

Report

(1 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2013 2012

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (3 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] HVPE growth of self-standing thick GaN layers with novel pit-induced buffer layers2013

    • Author(s)
      T. Sato, S. Okano, T. Goto, T. Yao, A. Sato and H. Goto
    • Journal Title

      physica status solidi (c)

      Volume: 印刷中

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] HVPE growth of high-quality self-standing GaN thick layers by HVPE2013

    • Author(s)
      T. Sato, S. Okano, T. Goto, T. Yao, R. Seto, A. Sato and H. Goto
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 印刷中

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] HVPE growth of free-standing high-quality GaN wafers using novel buffer layers for the applications to high-brightness LEDs2012

    • Author(s)
      H. Goto, R. Seto, A. Sato, T. Sato, S. Okano, T. Goto and T. Yao
    • Organizer
      The 1st International Symposium on Single Crystals and Wafers for LEDs
    • Place of Presentation
      Wonju, Korea
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] HVPE growth of self-standing thick GaN layers with novel pit-induced buffer layers2012

    • Author(s)
      T. Sato, S. Okano, T. Goto, T. Yao, A. Sato and H. Goto
    • Organizer
      4th International Symposium on Growth of III-Nitrides (ISGN4)
    • Place of Presentation
      St Petersburg, Russia
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] HVPE growth of high-quality self-standing GaN thick layers by HVPE2012

    • Author(s)
      T. Sato, S. Okano, T. Goto, T. Yao, R. Seto, A. Sato and H. Goto
    • Organizer
      International Workshop on Nitride Semiconductors 2012
    • Place of Presentation
      札幌、日本
    • Related Report
      2012 Annual Research Report

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Published: 2013-05-31   Modified: 2019-07-29  

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