Growth of a thick GaN crystal with extremely low resistivity by the OVPE method

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H00352
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 30:Applied physics and engineering and related fields
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Mori Yusuke 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (90252618)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 上殿 明良 筑波大学, 数理物質系, 教授 (20213374) ; 津坂 佳幸 兵庫県立大学, 理学研究科, 准教授 (20270473) ; 酒井 朗 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (20314031) ; 河村 貴宏 三重大学, 工学研究科, 助教 (80581511)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: OVPE / GaN / PNダイオード

Outline of Final Research Achievements

In this study, low dislocation density GaN crystals were grown by the oxide vapor phase epitaxy (OVPE) method and the characteristics of PN diodes (PNDs) on OVPE-GaN substrates were measured. The leakage current of PNDs on OVPE-GaN substrates when reverse voltage is applied was comparable to that of commercially available HVPE substrates, but the effect of conductivity modulation, in which the current increases extremely when forward voltage is applied, was observed, demonstrating the advantage of using high carrier concentration due to high oxygen doping.

Free Research Field

結晶工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

現在、厚膜成長技術の主流として用いられているハイドライド気相成長（HVPE）法では、結晶成長速度が200μm/hと大きいのが特徴であるが、転位密度は種結晶に依存する。一方、OVPE法ではファセット成長により種結晶から転位密度が減少する機構があることに加え、結晶に酸素が高濃度にドープされることから電気抵抗を大幅に低減可能である。当該結晶上にデバイス作製することで、パワーデバイスの歩留まり向上と更なる省エネルギー化が見込まれる。