2015 Fiscal Year Research-status Report
大型バルクGaN単結晶の開発に向けた結晶成長機構の解明
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15K17459
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
河村 貴宏 三重大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80581511)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 窒化ガリウム / 結晶成長 / 第一原理計算 / 不純物 / Naフラックス成長 / OVPE成長 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではバルクGaN単結晶の成長機構の解明を大きな目的として，(i)Naフラックス成長における炭素添加による成長速度増加メカニズムの解明と(ii)OVPE成長における表面反応過程と結晶成長過程の解明について取り組んでいる．
まず(i)に関しては，本年度は周囲の環境（Na-Ga融液中または成長表面近傍）に依存するC-N結合エネルギーの変化について検討した．第一原理計算によってC-N結合の分解に必要な活性化エネルギーを計算した結果，Na-Ga融液中では3.0 eVであったが，成長表面を模擬したNa/GaN境界面付近では1.3 eVまで減少することが分かった。この値は成長温度1073 Kで十分に分解が起こりえるエネルギー値であるため，Na-Ga融液中では安定なC-N結合が成長表面では分解することが分かった。このC-N結合エネルギーの変化とC-N結合周囲のGa原子数との関係について検討した。その結果，分解の活性化エネルギーが小さいNa/GaN境界面付近の方がNa-Ga融液中よりも多くのGa原子がC-N結合の周囲に存在することが分かった。また状態密度解析によりその時のC-N結合状態の変化を調べたところ，C-N原子間距離が同じ場合でも周囲の環境（Ga原子数）によってC-N結合状態が大きく変化することが確認された。
次に(ii)に関しては，本年度はGaN結晶表面へのGa2Oの吸着・脱離反応を明らかにすることに焦点を当てて，Ga2Oの吸着・脱離エネルギーの解析を行った．その結果，GaN結晶の表面状態に依存して，吸着エネルギーが大きく変化することが分かった．詳細な検討を進めるにあたって結晶表面状態に関する知見が必要であるため，現在は成長条件下におけるGaN表面状態の検討を進めている．
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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
(i)については，本研究目的をほぼ達成したと考えられる．(ii)については順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
(i)については，本研究目的をほぼ達成したため，今後は(ii)に専念して研究を進める。研究計画に大きな変更は無く，現在は成長条件下におけるGaN表面状態の検討を進めている．
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| Causes of Carryover |
次年度使用額は本年度予算の1%以下であるので，ほぼ計画通り使用できたと考えている．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度の研究費はほぼ変わらないため，当初の計画通りに使用する予定である．
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Research Products
(6 results)
