2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of novel AlN crystal growth method using Al vapor generated from heated Ga-Al soluiton
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17K19067
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
安達 正芳 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (90598913)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | 窒化アルミニウム / Ga-Alフラックス / 蒸発 / 結晶成長 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
単結晶窒化アルミニウム（AlN）はAlGaN系深紫外発光素子の基板として期待される材料である．代表者はこれまで，Ga-Alフラックスを用いたサファイア基板上へのAlN液相成長技術の開発を行ってきた．このGa-Alフラックスを用いた液相成長法の開発中に，Ga-Alフラックスの上部でAlNが気相から生成していることを見出し，本研究課題の手法を発案，開発した．本手法では，炉内に温度分布をつけることで，N2ガスの役割を炉内の場所ごとに変えてAlNを成長させる．比較的低温に保持した原料部では，N2ガスがキャリアガスとして働き，高温に保持した結晶成長部では，N2ガスが原料ガスとして働き，AlNが成長する．
昨年度までの研究で，炉内圧力がAlN成長に及ぼす影響を調査し，1.0から0.1 barの範囲で，圧力の低下とともにAlNの成長速度が増大することが明らかとなり，また，0.1 barの圧力下では5 hのプロセスで4.1マイクロメートルの厚さのAlN膜が成長した．本年度は，炉内のAlN結晶成長部（高温部）にN2-20vol.%NH3混合ガスを供給する実験を行い，AlN結晶の高速成長を目指した研究を行った．1673 Kの1.0 barの圧力下で実験を行った結果，N2ガスのみを供給した場合と比べ，AlN成長量の増加が確認された．しかしながら，成長の温度を1873 Kとして実験したところ，1673 Kの温度での実験と比べ，成長量は低下した．これは，温度の上昇によって，Ga-Alフラックスから発生したAlガスが基板に到達する前にNH3と反応してしまい，その結果，基板へのAlガスの供給量が減少したためと考えられる．さらに1873 Kの0.1 bar下でのAlN成長実験も試みたが，N2ガスのみを供給した場合と比べて成長量が低下した．今後，NH3ガスの供給法の検討を行う必要がある．
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Research Products
(3 results)
