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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Low dislocation AlN growth by super high temperature MOVPE in jet engine model

Research Project

Project/Area Number 20K21006
Research InstitutionThe University of Tokushima

Principal Investigator

永松 謙太郎  徳島大学, ポストLEDフォトニクス研究所, 准教授 (40774378)

Project Period (FY) 2020-07-30 – 2023-03-31
Keywords高温結晶成長 / 深紫外LED / 窒化物半導体
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、殺菌能力が高く、小型であることから注目を集めている深紫外LEDの下地層であるAlNの低転位化を実現することで長寿命化を目指すものである。AlNの低転位化には高い温度が必要なことが理解されてきたが、AlNの物性から求められる成長温度に対して十分な成長温度での結晶成長ができていなかった。そこで本研究ではAlNに対して高温と言える成長温度の実現とAlNの低転位化技術の構築を目的とした。
本研究では、既存の結晶成長装置では実現していない温度を実現する必要がある。そこで、本研究の基盤技術となる高温での結晶成長を実現するためにシミュレーションによる装置構成の確認を行い、実際に作製したモデルをベースにして高温で駆動可能な結晶成長装置を実現した。次に窒化アルミニウム原料の輸送中の反応である気相反応を抑制することに成功した。気相反応は高温での窒化アルミニウムの結晶成長では、これまで回避することが困難であり、高温成長への技術革新の妨げとなっていたが、本研究ではこの高温成長と気相反応によるトレードオフを解消することに成功している。この技術をベースとして窒化アルミニウムに対して高温と言える結晶成長温度を確認することが可能になり、高温成長により窒化アルミニウム大幅な結晶性改善が見られることを明らかにした。本結果は、窒化アルミニウムだけに限らず、高温成長が必要とされる材料に対して今後の可能性を高める研究結果となったと考えられる。

  • Research Products

    (14 results)

All 2023 2022

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] High growth temperature for AlN by jet stream gas flow metalorganic vapor phase epitaxy2023

    • Author(s)
      Nagamatsu Kentaro、Miyagawa Takumi、Tomita Atsushi、Hirayama Hideki、Takashima Yuusuke、Naoi Yoshiki
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 13 Pages: 2438 1-7

    • DOI

      10.1038/s41598-023-29150-6

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Investigation of V/III ratio dependencies for optimizing AlN growth during reduced parasitic reaction in metalorganic vapor phase epitaxy2023

    • Author(s)
      Tomita Atsushi、Miyagawa Takumi、Hirayama Hideki、Takashima Yuusuke、Naoi Yoshiki、Nagamatsu Kentaro
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 13 Pages: 3308 1-7

    • DOI

      10.1038/s41598-023-30489-z

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Reduction of parasitic reaction in high-temperature AlN growth by jet stream gas flow metalorganic vapor phase epitaxy2022

    • Author(s)
      Nagamatsu Kentaro、Tsuda Shota、Miyagawa Takumi、Aono Reiya、Hirayama Hideki、Takashima Yuusuke、Naoi Yoshiki
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 12 Pages: 7662 1-7

    • DOI

      10.1038/s41598-022-10937-y

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] High-temperature growth in AlN by MOVPE2023

    • Author(s)
      Kentaro Nagamatsu
    • Organizer
      ISPlasma2023
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 超高温MOVPEを用いたAlGaN成長2023

    • Author(s)
      富田 敦之, 宮川 拓己, 平山 秀樹, 髙島 祐介, 直井 美貴, 永松 謙太郎
    • Organizer
      第70回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] Threshold temperature in annihilation radius of dislocation for AlN2022

    • Author(s)
      Shota Tsuda, Takumi Miyagawa, Reiya Aono, Atsushi Tomita, Hideki Hirayama, Yuusuke Takashima, Yoshiki Naoi and Kentaro Nagamatsu
    • Organizer
      Photonics West 2022, 12001-66, San Francisco (Web会議)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The improvement of crystal orientation in AlN with controlled inversion domain2022

    • Author(s)
      Shota Tsuda, Takumi Miyagawa, Reiya Aono, Atsushi Tomita, Hideki Hirayama, Yuusuke Takashima, Yoshiki Naoi and Kentaro Nagamatsu
    • Organizer
      Photonics West 2022, 12001-67, San Francisco (Web会議)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Virus inactivation using ultraviolet LEDs2022

    • Author(s)
      Kentaro Nagamatsu
    • Organizer
      CLEO-PR 2022, Sapporo
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] The high-temperature growth in AlN with the unaffected parasitic reaction by Jet gas stream MOVPE2022

    • Author(s)
      Kentaro Nagamatsu, Takumi Miyagawa, Atsushi Tomita, Hideki Hirayama, Yuusuke Takashima and Yoshiki Naoi
    • Organizer
      International Workshop on Nitride semiconductor 2022, Berlin
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dependence of c-plane sapphire misorientation angle in high temperature AlN growth and specific step bunching at large angle2022

    • Author(s)
      Takumi Miyagawa, Atsushi Tomita, Shota Tsuda, Hideki Hirayama, Yuusuke Takashima, Yoshiki Naoi and Kentaro Nagamatsu
    • Organizer
      International Workshop on Nitride semiconductor 2022, Berlin
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Lateral epitaxial overgrowth by mass transport in AlN with the temperature of 17002022

    • Author(s)
      Takumi Miyagawa, Atsushi Tomita, Hideki Hirayama, Yuusuke Takashima, Yoshiki Naoi and Kentaro Nagamatsu
    • Organizer
      International Workshop on Nitride semiconductor 2022, Berlin
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高温有機金属気相成長法におけるAlNの特異的なステップバンチング2022

    • Author(s)
      宮川 拓己, 津田 翔太, 富田 敦之, 平山 秀樹, 髙島 祐介, 直井 美貴, 永松 謙太郎
    • Organizer
      第69回応用物理学会春季学術講演会, 25a-E203-2 (Web会議)
  • [Presentation] 低オフ角サファイヤ基板を用いた高温AIN成長におけるV/Ⅲ比依存性2022

    • Author(s)
      富田 敦之, 津田 翔太, 宮川 拓己, 平山 秀樹, 髙島 祐介, 直井 美貴, 永松 謙太郎
    • Organizer
      第69回応用物理学会春季学術講演会, 25a-E203-3 (Web会議)
  • [Presentation] 有機金属気相成長法による高温AlN成長2022

    • Author(s)
      永松 謙太郎
    • Organizer
      第14回ナノ構造エピタキシャル成長講演会, Fr-I04,
    • Invited

URL: 

Published: 2023-12-25  

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