2017 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 / 分子線エピタキシー / X線回折 / 窒化物半導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は放射光X線をフレネルゾーンプレートによって集光することで、マイクロビームを形成し、ヘテロエピタキシャル薄膜に存在する単一転位の伝搬の様子を観測することを目的としている。前年度までに、マイクロビームの形成技術の確立およびGaN基板中に存在する単一転位と思われるひずみ分布を捉えることに成功している。今年度はヘテロエピタキシャル成長中の測定を試みようとしたが、結晶成長装置である分子線エピタキシー装置のトラブルで成長実験を行うことができなかった。現在は復旧しているため、同実験による単一転位の伝搬追跡は次年度に持ち越す予定である。
一方で、放射光励起の発光分光測定を行うためのファイバーマルチチャネル分光システムを整備した。同システムは結晶成長装置内にある試料からの発光を観測するもので、対物レンズとコリメートレンズを追加することで、発光を高感度に検出する工夫が施されている。これまでに、テストサンプルとして、放射光励起によるGaN基板からの発光観測に成功している。さらに、同システムが試料XYステージと同期を取れるように改良したため、試料同一領域における蛍光発光とX線回折の同時測定が可能になった。
放射光励起の発光分光測定はマイクロビームの照射領域におけるX線回折の結果を補う役割として当初計画していた。しかし、発光特性のX線入射角依存性を調べることで、試料の深さ方向の情報が得られるなど、当初予期していなかった様々な展開が期待できる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
結晶成長装置である分子線エピタキシー装置のトラブルで成長実験を行うことができなかった。現在は復旧しているため、成長実験による単一転位の伝搬追跡は次年度である平成30年度に持ち越す予定である。ただし、蛍光発光測定システムなどの周辺装置の整備は完了した。総合的に研究の進捗状況は「やや遅れている」と判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
フレネルゾーンプレートやそれを固定する架台の位置が、周辺環境のわずかな温度変化に起因する熱的なドリフトによって、大きくずれることがわかった。それによって、マイクロビームの照射領域が時間とともにずれてしまうことが判明した。今後は試料XYステージのスキャン方法を改良するなどの方策により測定時間の短縮を試みる。あるいは、ビームサイズはフレネルゾーンプレートよりも大きくなるが、スリットによりビームサイズを100マイクロメートルにすることでドリフトの影響を抑制することも検討する。
試料構造については、GaN基板上のAlGaN薄膜の転位について検討する予定であったが、上記ドリフトの影響で成長中に観測領域がずれる可能性が高い。その対策として、試料表面にマーカーをつけることや、薄膜ではなく周期的なナノ構造にするなど、観測領域を特定しやすい試料に変更することも検討する。
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| Causes of Carryover |
（理由）
当該年度に購入する予定であった分子線エピタキシー装置の蒸着原料であるガリウムの購入を見送った。これは分子線エピタキシー装置のトラブルにより結晶成長実験が出来なかったことによる。
（使用計画）
分子線エピタキシー装置のトラブルは解消されたためガリウムは次年度に購入する予定である。
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