2021 Fiscal Year Annual Research Report
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19K05298
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| Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
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Principal Investigator |
佐々木 拓生 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光科学研究所 放射光科学研究センター, 主幹研究員 (90586190)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
日比野 浩樹 関西学院大学, 理工学部, 教授 (60393740)
山口 智広 工学院大学, 先進工学部, 教授 (50454517)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 窒化物 / グラフェン / 放射光 / その場X線回折 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
低消費電力の発光デバイス材料として期待されている窒化インジウムガリウム(InGaN)は、異種基板との格子不整合に由来する転位の発生によって、結晶性の劣化が課題になっている。そこで、二次元薄膜材料であるグラフェン上に高品質なInGaN薄膜を成長できれば、薄膜を異種基板から剥離することが可能であり、それによって転位の発生を抑制した高品質な自立基板を作製できる可能性がある。
最終年度はグラフェン上のInGaN薄膜成長における結晶性の向上を試みた。実験はSPring-8、BL11XUの結晶成長その場X線回折装置を用いた。グラフェン/SiO2/Si基板上のInGaN薄膜成長において、成長温度、In/Ga供給比およびバッファ層構造がInGaN薄膜の結晶性にどのような影響をあたえるか検討した。その結果、InGaN薄膜は基板温度1000℃、In/Ga供給比2.7の時にSEM観察からもっとも配向性の高いInGaN薄膜が成長することを確認した。また、バッファ層はAlN単層構造よりも、GaN/AlN二層構造の方が、X線回折その場測定から結晶性が良好になることが分かった。さらに、この試料からはIn組成30％に対応する発光波長488nmのフォトルミネッセンスを確認した。さらに、最終年度は基板から成長層がどのように剥離されるか検討した。これまでにグラフェン/SiC基板上およびグラフェン/c面サファイア基板上のGaN薄膜において、グラフェンは薄膜と一緒に剥離されることが分かった。この結果は高品質な窒化物薄膜を剥離することで、自立基板の作製を可能にする意義の高いものである。
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