2020 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of singularity structure by top-down method based on thermal equiburium condition
| Project Area | Materials Science and Advanced Elecronics created by singularity |
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| Project/Area Number |
16H06415
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
三宅 秀人 三重大学, 地域イノベーション学研究科, 教授 (70209881)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮川 鈴衣奈 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10635197)
荒木 努 立命館大学, 理工学部, 教授 (20312126)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 窒化アルミニウム / AlN / 高温アニール / 深紫外LED / 高速トランジスタ / 原子間力顕微鏡 / 窒化物半導体 / AlGaN |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで我々は、低い転位密度と良好な表面平坦性を有するAlN膜をアニール処理スパッタAlN（FFA Sp-AlN）上にMOVPE法でホモエピ成長することで作製に成功している。AlN上へのGaN成長では、大きな格子不整合に起因してGaNが成長初期から三次元成長し、表面平坦性が低下するという課題があった。本年度研究では、N2キャリアガスを用いてFFA Sp-AlN上にGaNを成長させることで、GaN薄膜の表面平坦性の向上が可能であり、さらにAlGaN成長を行い電気的特性を評価した。
RFスパッタ法を用いて0.2°オフc面サファイア基板上に膜厚450 nmのAlNを成膜させ、その後N2雰囲気で1700°C、3時間の高温アニール（FFA Sp-AlN）を行い、AlNテンプレートを作製した。続いて有機金属気相成長(MOVPE)法を用いて成長温度1300°Cで膜厚450 nmのAlNをホモ成長させた後、1030°Cで膜厚80 nmのGaNを成長させた。GaNの成長には、H2またはN2キャリアガスを用いた。
GaN膜厚10 nmの試料の原子間力顕微鏡(AFM)像から、GaNをH2キャリアガスで成長させた場合にはAlNの表面を十分に被覆できておらず、表面平坦性が低くランダムに島を形成している。一方で、N2キャリアガスで成長させた場合には、過飽和度の増加に伴いGaNの成長が促進され、結果として表面平坦性が向上している。GaN膜厚80 nmの試料のAFM像から、H2キャリアガスで成長させたGaNの表面には、バンチングしたステップテラス構造とピットが確認された。これらは成長初期に発生した島状の結晶が膜厚の増加に伴い会合する過程で形成されたものとみられる。一方で、N2キャリアガスで成長させたGaNは、成長初期の平坦性を反映して、表面粗さRMS値が低減し、平坦性が改善した表面が得られた。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Individually resolved luminescence from closely stacked GaN/AlN quantum wells2020
Author(s)
Bowen Sheng, Gordon Schmidt, Frank Bertram, Peter Veit, Yixin Wang, Tao Wang, Xin Rong, Zhaoying Chen, Ping Wang, Jurgen Blasing, Hideto Miyake, Hongwei Li, Shiping Guo, Zhixin Qin, Andre Strittmatter, Bo Shen, Jurgen Christen, Xinqiang Wang
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Journal Title
Photonics Research
Volume: 8
Pages: 610-615
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Internal loss of AlGaN-based ultraviolet-B band lasr diodes with p-type AlGaN cladding layer using polarization doping2020
Author(s)
T. Omori, S. Ishizuka, S. Tanaka, S. Yasue, K. Sato, Y. Ogino, S. Teramura, K. Yamada, S. Iwayama, H. Miyake, M. Iwaya, T. Takeuchi, S. Kamiyama, I. Akasaki
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Journal Title
Applied Physics Express
Volume: 13
Pages: 071008
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] UV-B LDにおける分極ドーピングp型AlGaNクラッド層のAl組成およびMg濃度依存性2020
Author(s)
山田 和輝, 佐藤 恒輔, 安江 信次, 田中 隼也, 手良村 昌平, 荻野 雄矢, 大森 智也, 石塚 彩花, 岩山 章, 岩谷 素顕, 竹内 哲也, 上山 智, 赤﨑 勇, 三宅 秀人, 寒川 義裕, Sakowski Konrad
Organizer
応用物理学会秋季学術講演会
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[Presentation] GRIN-SCH構造を用いたAlGaN系UV-Bレーザダイオードの最適化2020
Author(s)
田中 隼也, 佐藤 恒輔, 安江 信次, 荻野 雄矢, 山田 和輝, 石塚 彩花, 手良村 昌平, 岩山 章, 岩谷 素顕, 竹内 哲也, 上山 智, 赤﨑 勇, 三宅 秀人
Organizer
応用物理学会秋季学術講演会
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[Presentation] サファイア基板上AlGaN材料UVBレーザダイオードの構造検討2020
Author(s)
佐藤 恒輔, 山田 和輝, 石塚 彩花, 田中 隼也, 大森 智也, 手良村 昌平, 岩山 章, 三宅 秀人, 岩谷 素顕, 竹内 哲也, 上山 智, 赤﨑 勇
Organizer
応用物理学会秋季学術講演会
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[Presentation] AlGaN系 UV-B LDにおける低損失を実現した構造の特性評価2020
Author(s)
大森 智也, 石塚 彩花, 田中 隼也, 佐藤 恒輔, 安江 信次, 荻野 雄矢, 山田 和輝, 手良村 昌平, 岩山 章, 岩谷 素顕, 竹内 哲也, 上山 智, 赤﨑 勇, 三宅 秀人
Organizer
応用物理学会秋季学術講演会
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[Presentation] 高品質AlGaN結晶の結晶成長とその上に作製したUV-B半導体レーザ2020
Author(s)
岩谷 素顕, 佐藤 恒輔, 田中 隼也, 手良村 昌平, 大森 智也, 山田 和輝, 石塚 彩花, 下川 萌葉, 荻野 雄矢, 岩山 章, 竹内 哲也, 上山 智, 赤﨑 勇, 三宅 秀人
Organizer
応用物理学会秋季学術講演会
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