2018 Fiscal Year Research-status Report
高品質バルクGaN成長に適した気相成長条件および結晶成長プロセスの解明
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18K04957
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
河村 貴宏 三重大学, 工学研究科, 助教 (80581511)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 窒化ガリウム / 結晶成長 / 第一原理計算 / 不純物 / OVPE成長 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では気相成長(OVPE法)によるバルクGaN単結晶の成長機構の解明を目的として、(i)酸素不純物の吸着・脱離反応を含めたGaN成長プロセスの解明と(ii)表面再構成と面方位を考慮したOVPE法によるGaN成長の熱力学解析について取り組んでいる。
H30年度は(i)のテーマに関しては、第一原理計算を用いてキンク、ステップおよび欠陥構造を有するGaN極性面((0001)と(000-1))上における酸素不純物の吸着・脱離エネルギーの解析を行った。その結果、(0001)面上ではO原子はキンク・ステップよりも平坦なテラス上やテラス表面のN欠陥サイトに取り込まれた場合が安定であり、脱離しにくいことが分かった。(000-1)面上ではO原子はテラス表面（最表面）のN原子には結合せず、表面のN欠陥サイトに安定に取り込まれることが分かった。またステップに吸着したOHは比較的脱離しやすいことが分かった。次に(ii)のテーマに関しては、異なる結晶表面上での結果を比較するために必要な各表面エネルギーの解析を行った。計画当初は半極性面のエネルギーの解析方法が確立されていなかったため、まずは報告例のある極性面と非極性面について解析を行っていたが、本年度Akiyamaら[T. Akiyama et al., Phys. Rev. Materials 3, 023401 (2019)]によって極性面・非極性面・半極性面のエネルギーを同時に求める手法が報告されたため、その手法を用いて表面エネルギーを求めた。
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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
(i)、(ii)ともに計画通りに進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
(i)については、H30年度は表面上に酸素不純物以外の原子が吸着していない表面構造を用いて解析を行ったので、今後はより実際に近い状況を再現するため、HやGa、Nを考慮した安定な再表面構造を用いて、そこに酸素不純物を吸着させる解析を行う。(ii)については表面構造および表面エネルギーの解析結果を熱力学解析に組み込むため、熱力学解析を進める。
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| Causes of Carryover |
物品購入費や出張旅費の想定額と実費の差により次年度使用額が生じたが、全体の1%以下でありほぼ計画通りに使用した。H31年度の出張旅費または学会参加費に使用する予定である。
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| Remarks |
所属研究室のHPに研究業績一覧を掲載している。
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