2016 Fiscal Year Research-status Report
放射光マイクロビームによる単一転位伝搬追跡手法の確立と窒化物半導体への展開
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16K17522
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
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Principal Investigator |
佐々木 拓生 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 放射光科学研究センター, 主任研究員(定常) (90586190)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 放射光X線 / 窒化物半導体 / 転位 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２８年度は入射X線にフレネルゾーンプレートによる集光マイクロビームを利用することで、GaN基板の面内空間分布測定を実施した。100ミクロン角の領域を1ミクロンに集光したマイクロビームでX線回折を測定し、回折強度分布の面内空間マップを得た。回折ピークの検出にはDECTRIS社のPILATUS-100Kを使用した。その結果、GaN基板の面内空間に依存して、回折ピークの積分強度に変化は見られたものの、それが単一転位を反映しているかは断定できなかった。次に、回折ピークの積分強度だけでなく強度分布も詳細に捉えるため、検出器のピクセルサイズがおよそ1/6のCCD検出器を用いて同様の実験を行った。その結果、GaN基板のある領域に集光マイクロビームが照射されたときにのみ、ブラッグ反射の回折ピークの形状が完全結晶の時に現れるガウス分布ではなく、ストリークを有した特異な形状に変化することが分かった。回折ピークの形状については解析途中であるが、結晶の傾きや結晶面のずれを反映していると考えられるため、単一転位を捉えることができた可能性が高い。さらに、転位密度が異なるGaN基板を用いて測定したところ、転位密度に応じた回折ピークの形状の変化が得られた。次に同測定技術をヘテロ構造に適用するため成長済みのInGaAs/GaAs(001)基板を用いて、X線回折の面内空間分布測定を実施した。InGaAs薄膜の回折ピーク強度を空間マッピングしたところ、線状のコントラストが直交した強度分布が得られた。コントラストの線密度から推定して、InGaAs/GaAsヘテロ界面に存在するミスフィット転位の形状を再現することに成功した。
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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
平成２８年度は予定どおり集光マイクロビームを利用した面内空間分布の測定技術を確立した。また、当初の予定である結晶成長中のその場測定については、結晶成長装置の都合により実施することができなかったが、代わりに平成２９年度に実施予定の転位密度の違いによる転位と回折ピーク形状の相関を得ることができた。また、当初の予定では単一の貫通転位を捉えることを想定していたが、InGaAs/GaAs(001)ヘテロ構造において同測定技術を適用したところ、界面のミスフィット転位も捉えることに成功した。したがって、研究はおおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の予定では、GaN基板上にAlGaNを製膜しながら、転位挙動の空間分布をその場測定し、転位のすべり運動が始まる臨界膜厚を推定する予定であった。しかし、ヘテロエピ成長では転位挙動が複雑になり、回折ピーク形状の解析も困難になる可能性が高いため、まずはGaN基板上のGaNホモエピタキシャル成長やGaN基板の熱アニールによる転位挙動の空間分布を検討する方が得策と考える。その結果をもとにヘテロエピ成長に研究を展開していく予定である。
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| Causes of Carryover |
当該年度に購入する予定であった分光器の仕様の選定に時間を要したため、当該年度内での購入を見送った。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
分光器の仕様の選定に目途がついたため、次年度に購入する予定である。なお、当該物品の購入が遅延したことによる研究への影響はない。
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