Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
持続可能な低炭素社会の実現に向けて、次世代半導体を用いた極めて損失の少ない発光デバイスやパワーデバイスが求められている。本研究では、次世代半導体を用いたパワーデバイスを実現するために必要な結晶欠陥の非侵襲観察技術の研究を行う。観察には、多光子励起フォトルミネッセンスを用いる。欠陥がキャリアを捕獲する性質を利用し、三次元発光分布から欠陥の位置を特定し、発光コントラストや三次元形状から欠陥の種類や性質を分類する技術の構築を目指す。
多光子励起フォトルミネッセンス法によるワイドギャップ半導体の非破壊結晶欠陥手法の確立に向けて、GaNおよびSiCの結晶欠陥の観察方法および識別方法の確立を目的としている。昨年度までに、GaN結晶中の貫通転位とSiC結晶中の貫通転位、基底面転位、積層欠陥を検出するための観察条件を確立した。また、GaNの貫通転位が刃状・らせん・混合に分類できる可能性を示した。令和２年度は、さらに高精度に転位種を識別するために、多光子励起フォトルミネッセンスで観察される像の輝度や形状を数値化し、統計的分類を試みた。さらに、エッチピット法に基づく転位種の識別結果と照合し、バーガースベクトル毎に５種類に分類できることを示した。ハライド気相成長法を用いて作製したｎ型GaN自立基板に対し、以下の手順で評価を実施した。まず、440 ℃のKOHとNaOH融液にGaN基板を浸してエッチピットを形成し、ピットの形状やサイズを基に転位種を識別した。次に多光子励起フォトルミネッセンス法を用いてGaNのバンド端近傍発光の三次元イメージングを行い、ピットから深部の転位を観察した。次に、ピットのサイズや形状と多光子励起フォトルミネッセンス像の対応を調べ、多光子励起フォトルミネッセンス像で観察される貫通転位の特徴を転位種ごとに考察した。最後に、多光子励起フォトルミネッセンス法で観察された貫通転位の濃淡や結晶ｃ軸からの傾斜角や面内の方位角を抽出し、ヒストグラムを作成し分類を試みた。エッチピットは、サイズや形状を基に５種類に分類された。ピットサイズはバーガースベクトルbの大きさによって序列が決まることから、主となるb=1a, 1c, 1a+1cの転位のほかに、b=2cやb=2a+1cのような大きな成分を持つ貫通転位の存在が示唆された。主となる転位について、輝度と傾斜角から統計的に分類することができた。
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results, Open Access: 1 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results, Invited: 5 results) Remarks (1 results)
Applied Physics Express
Volume: 14 Issue: 5 Pages: 055504-055504
10.35848/1882-0786/abf31b
Proceedings Volume 11686, Gallium Nitride Materials and Devices XVI
Volume: 116861Z Pages: 58-58
10.1117/12.2584794
Characterization of Defects and Deep Levels for GaN Power Devices
Volume: - Pages: 1-22
10.1063/9780735422698_007
Japanese Journal of Applied Physics
Volume: 58 Issue: SC Pages: SC1049-SC1049
10.7567/1347-4065/ab1125
210000156181
2019 IEEE 46th Photovoltaic Specialists Conference (PVSC)
Volume: - Pages: 0273-0276
10.1109/pvsc40753.2019.8981390
https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2021/20210428_1
