Epitaxial growth of thick AlN and AlGaN by controlling source materiala

2008 Fiscal Year Self-evaluation Report

• Project Area: Optoelectronics Frontier by Nitride Semiconductor -Ultimate Utilization of Nitride Semiconductor Material Potential-
• Project/Area Number: 18069004
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: KOUKITU Akinori Tokyo University of Agriculture and Technology, 大学院共生科学技術研究院, 教授 (10111626)
• Project Period (FY): 2006 – 2010
• Keywords: 窒化物半導体 / 厚膜エピタキシー / 自立基板結晶 / Al系窒化物 / 原料分子制御法 / HVPE成長 / AlN / AlGaN

Research Abstract

窒化物半導体材料は深紫外領域から赤外領域までの広大なエネルギー領域をカバーする材料として、青紫色材料以外への応用に関しても世界的に注目されている。結晶品質そのものが新機能素子の実現や素子性能を決めてしまうと言っても過言ではない状況の中で、近年、高品質な自立基板結晶に関する研究に大きな注目が集まっている。現状では、コストの問題は残るがGaN基板結晶は市販されるに至っており、AlNに関する研究も多くなされておりAlN基板結晶の実現も近いと考えられる。一方、GaNやAlNと異なりInN結晶はその結合エネルギーが非常に小さく、このためにInN成長は低温および低成長速度の条件で行われているのが現状である。このために、InNの高品質バルク結晶の実現が強く望まれている。さらに、新機能素子実現の観点からGaNとAlNの混晶であるAlGaN基板結晶の実現も望まれている。
本申請研究では、原料分子を制御した新しい気相成長法により窒化物半導体の高品質基板結晶の実現を目的とする。具体的には、(1)石英反応管と反応しないAl原料の利用、(2)生成の自由エネルギー変化が大きく高温成長や高速成長が期待できるIn原料の利用により、高品質なAlN, InNおよびAlGaNの厚膜エピタキシャル成長を目的とする。

Research Products

• [Journal Article] In situ Gravimetric Monitoring of Decomposition Rate on Surface of (1012) R-Plane Sapphire for High-Temperature Growth of Nonpolar AlN (2008)
  • Author(s): K. Akiyama, H. Murakami, Y. Kumagai, and A. Koukitu
  • Journal Title: Jpn. J. Appl. Phys 47 Pages: 3434-3437
• [Presentation] Theoretical study of AlN decomposition processes in hydrogen atmosphere (2007)
  • Author(s): U. Panyukova, H. Suzuki, R. Togashi, H. Murakami, Y. Kumagai, A. Koukitu
  • Organizer: 15th International Conference on Crystal Growth
  • Place of Presentation: Utah, USA
  • Year and Date: 2007-10-17