2019 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 / 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。
(i)についてはH30年度に行ったので、H31（R1）年度は(ii)のテーマに取り組み、GaNの極性面・非極性面・半極性面の表面エネルギーの絶対値を考慮することで異なる結晶表面上におけるO不純物を考慮した表面生成エネルギーの比較を行った。OVPE成長条件を温度1500K、H2圧力0.1 atm、Ga圧力10-3 atmと仮定して解析を行った結果、O不純物を考慮しない場合は成長表面の安定性が(1-101)<(1-10-1)<(0001)<(000-1)<(11-20)<(1-100)面の順に安定であり、半極性面<極性面<無極性面の順に安定となる傾向を示すことが分かった。一方、O不純物を考慮した場合(O圧力10-3 atm)は結晶表面の安定性が(1-101)<(1-10-1)<(11-20)<(1-100)<(0001)<(000-1)面の順になり、安定性の傾向が半極性面<無極性面<極性面の順になることが分かった。これらの結果から、O不純物の有無によって各面の表面エネルギーが変化することで成長中に現れやすい結晶表面も変化し、最終的には結晶形状に影響することが予想される。
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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た。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画では(ii)に関してこれまでの成果に熱力学解析を組み合わせた研究を進める予定であったが、OVPE成長に関しては成長の面方位依存性に関する実験報告が少なく、現状ではこれ以上の実験との比較および解析結果の妥当性の検証が困難である。そこで研究方針を変更し、成長プロセス解析とは別の切り口から高品質GaN開発に貢献する研究として、O不純物などの欠陥を含むGaN結晶の光学物性解析を行う事にした。
よってこれまではO不純物を考慮したGaN成長機構の解明を目的として研究を進めてきたが、今後はGaNに取り込まれたO不純物などの結晶欠陥が光学物性に及ぼす影響について第一原理計算を用いた解析を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
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ほぼ計画通りに使用した。R2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 |
量子物性工学研究室 Study(研究内容)
http://www.qm.mach.mie-u.ac.jp/study.html
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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Research Products
(2 results)
