Fundamental Study on Cubic Diamond Heteroepitaxial Growth on Trigonal Sapphire Substrate

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02616
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 30010:Crystal engineering-related
• Research Institution: Saga University
• Principal Investigator: Kasu Makoto 佐賀大学, 理工学部, 教授 (50393731)
• 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)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 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

Outline of Final Research Achievements

Diamond heteroepitaxial growth on sapphire was investigated by X-ray diffraction and TEM observation, in comparison with MgO substrate. We determined the epitaxial relation as sapphire (11-20)[1-100]// Ir(001)[110]// Diamond(001)[110] and MgO(001)[110]// Ir(001)[110]// Diamond(001)[110]. In the case of sapphire substrate, Ir buffer layer was relaxed, and diamond layer has tensile strain.

Free Research Field

結晶工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で得られた知見により、これまで4ミリ角でしかなかったダイヤ結晶を、2インチ径まで大口径化できるようになった。さらに、その上に作製したダイヤモンドパワー半導体デバイスは、345MW/cm2の極めて高い出力電力を制御できることを示した。このダイヤモンドパワー半導体デバイスは、近い将来、電気自動車や電車などで使われ、従来よりも格段にエネルギー効率を上げることができる。