Growth of High-Quality Indium-Based Nitride Semiconductors by High-Pressure, High-Temperature Thermal Processing and Their Application to Thermoelectric Devices

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01831
• 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: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: Tsutomu Araki 立命館大学, 理工学部, 教授 (20312126)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 毛利 真一郎 立命館大学, 理工学部, 准教授 (60516037)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 半導体 / 窒化インジウム / 分子線エピタキシー / 透過電子顕微鏡 / 結晶成長 / 結晶欠陥

Outline of Final Research Achievements

In this study, we prepared InN crystals using the RF-MBE method and aimed to improve crystal quality by high-temperature and high-pressure thermal treatment. In FY2023, we continued to elucidate the initial growth mechanism in detail and to evaluate the results of the second year's heat treatment. Although we were unable to confirm improvements such as a decrease in dislocation density, we did model the process of generating abnormal growth regions. We believe that this research has established important basic data for improving the quality of InN crystals.

Free Research Field

半導体工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、いまだ残留キャリア濃度や貫通転位などの結晶欠陥が多く、伝導制御やデバイス応用が実現されていないInNに対して、高温・高圧熱処理による貫通転位密度低減を目指した。その課程において、DERI法成長InNにおける成長条件の影響を詳細に検討することができた。さらにTEMを用いた緻密な極微構造観察により、Inドロップレットが関与する異常成長領域の成長モデルを構築することができた。これらはRF-MBE法を用いたInN結晶成長のさらなる理解に大きく役立つものである。一方、高温・高圧熱処理の効果については、試料サイズの問題から熱処理後の比較評価が十分に行えず、実験方法を含めた再検討が必要である。