低温機能触媒体を用いた新規触媒支援化学気相成長法

2008 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18560019
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 安井 寛治 Nagaoka University of Technology, 工学部, 准教授 (70126481)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西山 洋 長岡技術科学大学, 工学部, 助教 (50303186)
• Keywords: 触媒反応 / 化学気相堆積法 / 窒化物薄膜 / 窒化ガリウム / ホットメッシュ

Research Abstract

本研究課題は、低温活性金属触媒体の触媒分解効果を用いて窒素系ガスを高効率に分解、従来技術である熱CVD法に比べ低温で窒化物電子材料薄膜を堆積すること、ならびに本技術を用いることで有機金属化学気相成長(MOCVD)法より低温で小さなV/III原料供給比での高品位窒化ガリウム(GaN)結晶の成長技術を確立することを目標としている。3目である平成20年度の研究成果は、以下の通りである。
昨年度報告したアンモニア分解触媒であるルテニウム(Ru)の反応を用いて高エネルギーの窒素系プリカーサーを形成、トリメチルガリウムと反応させることで600-800℃という低温でGaNエピタキシャル膜を成長させる手法についてさらにデータの蓄積をした。具体的にはRu表面積の増大によりより結晶性・光学特性の良好なGaN結晶膜を得た。
同時に、Ruをコートしたメッシュ状の加熱タングステンワイアを用いたCVD法においてアンモニアおよび有機ガリウム原料ガスをパルス状に供給することで気相反応を抑制し、Si基板上に高品質なGaN結晶膜のエピタキシャル成長を試みた。このパルスモードホットメッシュCVD法において炭化層(SiC層)、AlN層を挿入したSi基板に様々なガス供給モード、ガス供給タイミングの条件においてGaN膜のエピタキシャル成長を試みたところアンモニアガスは、連続供給、有機Ga原料ガスはパルスモードで成長させたGaNにおいて最も結晶性・光学特性の良い結晶膜を得た。また有機Ga原料ガスの繰り返し間隔には最適値があり、その時結晶性が向上すると共に、堆積速度が最大となり、また表面モフォロジーが最も良好になることが分かった。この最適パルスガス供給条件においては気相反応が最も抑制されると共に基板表面反応が最も促進され、化学量論組成のGaN結晶膜成長条件になることが分かった。

Research Products

• [Journal Article] Growth of GaN films by alternate source gas supply hot-mesh CVD method (2009)
  • Author(s): Y. Komae, T. Saitou, M. Suemitsu, T. Ito, T. Endoh, H. Nakazawa, Y. Narita, M. Takata, T. Akahane, K. Yasui.
  • Journal Title: Thin Solid Films 517 Pages: 3528-3531
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Epitaxial Growth of GaN Films by Pulse-mode Hot-Mesh CVD (2009)
  • Author(s): Y. Komae, K. Yasui, M. Suemitsu, T. Endoh, T. Ito, H. Nakazawa, Y. Narita, M. Takata, T. Akahane
  • Journal Title: Japanese Journal Applied Physics 48(In press)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ホットメッシュCVD法を用いたGaN成長におけるパルスガス供給の効果 (2009)
  • Author(s): 齋藤 健, 小前泰彰, 西山 洋, 末光眞希, 伊藤 隆, 遠藤哲郎, 中澤日出樹, 成田 克, 高田雅介, 赤羽正志, 安井寛治
  • Organizer: 2009年春季第56回応用物理関係連合講演会
  • Place of Presentation: 筑波大学
  • Year and Date: 2009-03-31
• [Presentation] パルス供給Hot-mesh CVD法によるGaN成長 (2008)
  • Author(s): 小前泰彰, 深田祐介, 黒木雄一郎, 末光眞希, 伊藤隆, 成田克, 遠藤哲郎, 中澤日出樹, 高田雅介, 赤羽正志, 安井寛治
  • Organizer: 2008年度電子情報通信学会総合大会
  • Year and Date: 20080000
• [Presentation] パルスモードホットメッシュCVD法によるAINバッファー層とGaN膜のエピタキシャル成長 (2008)
  • Author(s): 齋藤健, 小前泰彰, 末光眞希, 伊藤 隆, 成田克, 遠藤 哲郎, 中津日出樹, 浦田雅介, 安井寛治, 赤羽正志
  • Organizer: 応用物理学会北陸・信越支部学術講演会
  • Place of Presentation: 金沢工業大学
  • Year and Date: 2008-11-22
• [Presentation] パルスモードホットメッシュCVD法による窒化物半導体のエピタキシャル成長 (2008)
  • Author(s): 小前泰彰, 齋藤健, 末光眞希, 伊藤隆, 遠藤哲郎, 中澤日出樹, 成田克, 高田雅介, 安井寛治. 赤羽正志
  • Organizer: 電子情報通信学会 電子部品・材料研究会
  • Place of Presentation: 新潟大学
  • Year and Date: 2008-10-30
• [Presentation] 間欠ガス供給によるAINバッファ-層とGaN膜のエピタキシャル成長とその特性 (2008)
  • Author(s): 小前泰彰, 齋藤 健, 末光眞希, 伊藤隆, 成田克, 遠藤哲郎, 中澤日出樹, 高田雅介, 安井寛治, 赤羽正志
  • Organizer: 平成20年度電子隋報通信学会信越支部大会
  • Place of Presentation: 長岡工業高等専門学校
  • Year and Date: 2008-09-27
• [Presentation] The growth of GaN films by alternate source gas supply hot-mesh CVD Method (2008)
  • Author(s): Yasuaki Komae, Takeshi Saitou, Maki Suemitsu, Takashi Ito, Tetsuo Endoh, Hideki Nakazawa, Yuzuru Narita, Kanli Yasui, Masasuke Takata, Tadashi Akahane
  • Organizer: 5th International Conference on Hot-wire CVD Process
  • Place of Presentation: Boston, USA
  • Year and Date: 2008-08-23
• [Presentation] Hot-mesh CVD 法を用いた原料ガスパルス供給によるGaN成長 (2008)
  • Author(s): 小前泰彰, 深田祐介, 黒木雄一郎, 末光眞希, 伊藤 隆, 成田克, 遠藤哲郎, 中澤日出樹, 高田雅介, 安井寛治, 赤羽正志
  • Organizer: 第5回Cat-CVD研究会
  • Place of Presentation: 神奈川工科大学
  • Year and Date: 2008-06-20
• [Remarks]
  • URL: http://kyasuiweb.nagaokaut.ac.jp/index.htm