2020 Fiscal Year Annual Research Report
Fundamental Study on Cubic Diamond Heteroepitaxial Growth on Trigonal Sapphire Substrate
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19H02616
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
嘉数 誠 佐賀大学, 理工学部, 教授 (50393731)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 和敏 佐賀大学, シンクロトロン光応用研究センター, 教授 (30332183)
大石 敏之 佐賀大学, 理工学部, 教授 (40393491)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ダイヤモンド / ヘテロエピタキシャル成長 / パワー半導体 / 転位 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、申請者らが最近見出した、大口径化可能な三方晶系サファイア基板結晶上の立方晶系ダイヤモンドヘテロエピタキシャル成長とその成長機構の解明を行うのが目的である。特にヘテロエピの結晶性に重要なサファイア結晶表面上およびIrバッファ層面上のダイヤヘテロエピの成長初期過程、すなわち炭素原子の表面拡散、核生成・合体の過程、層成長過程をシンクロトロンX線トポグラフィーや原子間力顕微鏡（AFM）、X線回折などで明らかにする。また層成長過程でのモザイクの配向性の向上、転位発生・消滅の機構、デバイス特性に関連のあるキャリア移動度への影響も明らかにする。またサファイア基板の様々な面方位によるダイヤヘテロエピ膜の面方位制御、オフ基板によるステップフロー成長、様々な形状のパターン化基板（PSS）による転位密度低減のためのELO成長も試みる。最後に大口径サファイア基板を用いたインチサイズのダイヤヘテロエピを試みる。本研究はダイヤモンドパワー素子につながる研究である。
③「ダイヤヘテロエピの層成長の機構の解明」本年度は、ダイヤ表面と裏面、Ir表面と裏面のXRDで格子定数を正確に測定し、Irは圧縮歪、ダイヤは引張歪になることを明らかにした。④「サファイアの大口径基板による大口径ダイヤエピ、オフ基板、加工基板（PSS）によるステップフロー、ELO成長」本年度は、特に1インチサファイアを用い、ダイヤヘテロエピ成長に成功した。XRC004 FWHMは113秒となった。⑤「ダイヤヘテロエピ膜の電気的特性の解明、およびFETの作製」本年度は、成長したダイヤモンドエピ膜上にFETを作製し、345MW/cm2の世界最高の出力電力を記録した。
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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
研究によって明らかになった成長機構の知見をフィードバックすることで、ヘテロエピ膜の品質が向上し、順調に研究を進めることができている。国際論文も定期的に投稿しアクセプトされている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度は最終年度なので、成果をまとめることにも注力したい。
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Research Products
(23 results)
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[Journal Article] Fabrication of high-quality GaAs/diamond heterointerface for thermal management applications2021
Author(s)
Jianbo Liang, Yuji Nakamura, Tianzhuo Zhan, Yutaka Ohno, Yasuo Shimizu, Kazu Katayama, Takanobu Watanabe, Hideto Yoshida, Yasuyoshi Nagai, Hongxing Wang, Makoto Kasu, Naoteru Shigekawa
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Journal Title
Diamond & Related Materials
Volume: 111
Pages: 108207
DOI
Peer Reviewed
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