2016 Fiscal Year Annual Research Report
バルク窒化アルミニウム結晶の点欠陥形成メカニズム解明によるｎ形導電性結晶の創出
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15H03555
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
熊谷 義直 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20313306)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村上 尚 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90401455)
富樫 理恵 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50444112)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 窒化アルミニウム / HVPE法 / n形導電性 / Siドーピング / 点欠陥 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
サファイア基板上にAlN薄膜を成長したテンプレート基板を用い、三塩化アルミニウム（AlCl3）、アンモニア（NH3）、四塩化珪素（SiCl4）ガスの同時供給でSiドープAlN厚膜成長の条件出しを実施した。SiCl4供給を行わない場合にはAlN膜中のSi濃度は1E17 /立方cmであるのに対し、SiCl4を供給することでSiドーピング濃度1E20 /立方cmまで達成できた。しかし、Si濃度2E19 /立方cm以上ではSiCl4供給量に比例したSi濃度制御が可能であるのに対し、それ以下のSi濃度範囲ではSiドーピング濃度制御ができないことが分かった。一方、単結晶AlNバルク基板を用いて同様の成長実験を実施したところ、10の18乗/立方cm台のSiドーピング濃度制御も可能であることが分かった。詳細に調査したところ、テンプレート基板を用いた場合には、サファイア基板が還元されて生じるH2Oガスの影響でAlN膜中に2E19 /立方cmの酸素不純物が取りこまれてしまい、これとSiCl4ガスとの反応でSiOが生成されるためSiドーピング制御ができなくなっていることが分かった。AlNバルク基板上に成長したSiドープAlN厚膜中では、Si以外の不純物濃度は2E18 /立方cm未満に抑えられていた。
Siドーピング濃度7E19 /立方cmのAlN成長膜について、オーミック電極を形成した後にホール効果測定を実施し、成長膜がｎ形導電性を有すること、室温で4E13 /立方cmのキャリア濃度、12.7 cm2/(V s)のホール移動度を有することを確認した。
また、得られるようになったｎ形電導性を有するAlN結晶を初期基板より分離して導電性基板とし、縦型の深紫外線LEDの試作に用いてデバイス特性評価を開始した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
窒化アルミニウム結晶の気相成長におけるSiドーピングでSi不純物濃度の制御のキーとなるメカニズムを解明し、広い濃度範囲のSiドープAlN単結晶成長を実現した。また、SiドープしたAlN結晶の電気的特性評価によりｎ形導電性の発現を確認した。
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| Strategy for Future Research Activity |
現状では、Siドーピング濃度とSi不純物の活性化エネルギーから想定されるキャリア濃度は得られておらず、Siドーピングと同時にキャリア補償源が導入されている。よってSiドープ結晶の結晶性を詳細に検討し、Siドーピングによる結晶性劣化の有無を確認する。
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[Presentation] Recent Progress in the Growth of AlN by HVPE on Native AlN Substrates2016
Author(s)
T. Kinoshita, T. Nagashima, T. Obata, R. Togashi, R. Schlesser, R. Collazo, A. Koukitu, Y. Kumagai and Z. Sitar
Organizer
International Workshop on Nitride Semiconductors 2016 (IWN 2016)
Place of Presentation
Hilton Orlando Lake Buena Vista, Orlando, FL, U.S.A.
Year and Date
2016-10-04
Int'l Joint Research / Invited
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