Study on three-dimensional lattice-matched epitaxy in nitride semiconductor crystal growth

• Project/Area Number: 24K01366
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 30010:Crystal engineering-related
• Research Institution: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: 荒木 努 立命館大学, 理工学部, 教授 (20312126)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤井 高志 立命館大学, 総合科学技術研究機構, 教授 (60571685) ; 佐々木 拓生 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所 放射光科学研究センター, 主幹研究員 (90586190) ; 出浦 桃子 立命館大学, 立命館グローバル・イノベーション研究機構(BKC), 准教授 (90609299)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,460,000 (Direct Cost: ¥14,200,000、Indirect Cost: ¥4,260,000); Fiscal Year 2026: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000); Fiscal Year 2025: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2024: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
• Keywords: 窒化物半導体 / 分子線エピタキシー / ScAlMgO4 / 電子顕微鏡

Outline of Research at the Start

面内だけでなく面直方向も考慮した「三次元格子整合エピタキシー」という概念を提案し、窒化物半導体InGaN結晶成長の学理構築と高品質結晶の実現を目的とする。SAM基板はInGaNと格子整合するという唯一無二の特長をもち、活発に研究が進められている。一方、SAM基板表面に存在する分子層ステップにより、格子面直方向に大きな格子不整合が生じる。この課題解決のためには、面内だけでなく、新たに面直方向も考慮した三次元格子整合が必要である。InGaN成長メカニズム解明と結晶高品質化に、基板表面状態制御と、分子線エピタキシー（MBE）法による結晶成長の初期過程制御をもって取り組む。