2021 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 / パワー半導体デバイス / ヘテロエピタキシャル成長 |
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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。
①「ダイヤヘテロ成長初期過程の解明」本年度は傾斜基板上のステップフロー成長を用いることで、ダイヤにかかる歪を横方向に逃がし、昨年度の1インチ径から2インチ径に大口径化に成功した。平面TEMから転位が横に逃げる様子が観察された。②「ダイヤヘテロエピ膜の転位生成機構の解明」転位は、刃状転位だとわかった。③「ダイヤヘテロエピの層成長の機構の解明」反りは、MgO基板と比較しサファイア基板を用いることで、Ir緩衝層で緩和され、ダイヤへの引張歪が緩和される機構が明らかになった。④「サファイアの大口径基板による大口径ダイヤエピ、オフ基板によるステップフロー成長」傾斜基板のステップフロー成長を用いることで2インチ径まで大口径化ができた。⑤「ダイヤヘテロエピ膜の電気的特性の解明、FETの作製」世界最高の845MW/cm2の出力電力を示すFETの作製に成功した。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(52 results)
