2022 Fiscal Year Annual Research Report
Fe添加AlN薄膜における無極性発現機構の解明とシード層としての応用探索
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20K04562
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
今田 早紀 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 准教授 (30397690)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 無極性Ⅲ族窒化物薄 / 窒化アルミニウム / 深紫外発光ダイオード / シード層 / スパッタ法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、ウルツ鉱型AlN薄膜がFe添加によってa軸単軸配向する機構を解明することを目的としている。研究期間（3年間）の1年目には、基板種依存性を詳細に調べ、これまで用いていたSiO2ガラス基板、Al2O3単結晶基板だけでなく、導電性Si単結晶基板上でもウルツ鉱型無極性(a軸配向)AlFeN薄膜が形成できることを明らかした。このとき、スパッタターゲットとしてAlNの焼結体の上にFeメタルチップを配置したものを用いていた。2年目には、一般的なスパッタ成膜法でより広く利用されているメタルターゲットを用いた。ターゲット自身に窒素が含まれないことから、完全反応性スパッタ法である。AlとFeの混合比率、ArとN2の混合比率やガス流量などの条件依存性を調べ、AlN焼結体ターゲットを用いたときよりも低いFe取り込み量でa軸配向膜が得られることを明らかにした。最終年度は、Fe-L端についてX線吸収分光(XAS)および高分解能共鳴X線非弾性散乱(HR-RIXS)測定を低濃度c軸配向膜と高濃度a軸配向膜に対して行い、Feの電子状態を調べた。高濃度までc軸配向を保つ他の遷移金属元素では、ほとんどが3価で存在しているのに対し、Feの場合は、3価と2価が共存していることが明らかになった。また、他の遷移金属元素や酸化鉄などの鉄化合物では見られない強い非局在化が起こっている可能性が示唆された。現在、量子多体計算によるXAS/HR-RIXSスペクトル解析を行い、非局在状態の数値化と、他の元素との比較による結晶配向性転移メカニズムの解明を進めている。
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