混合鉱化剤を用いた酸性アモノサーマル法による高品質GaN結晶の作製

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21K04901
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 冨田 大輔 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 特任准教授 (30431472)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 酸性アモノサーマル / 窒化ガリウム / 結晶成長 / バルク単結晶 / 超臨界アンモニア

Outline of Annual Research Achievements

本研究では溶解度の温度依存性が負の相関を示すフッ化アンモニウムと正の相関を示す他の酸性鉱化剤を混合することで、混合比によって原料の搬送速度をコントロールし、高品質なGaN結晶を作製することを目的としている。
昨年度に引き続き、フッ化アンモニウム+ヨウ化アンモニウム混合鉱化剤を用いて、原料の搬送量や結晶成長速度、育成結晶の配向性に混合比が与える影響について検討した。フッ化アンモニウム添加量を固定し、ヨウ化アンモニウム添加量を0～1.0 mol%の間で変化させた。また、ヨウ化アンモニウム添加量を固定し、フッ化アンモニウム添加量を0～1.0 mol%の間で変化させた。ヨウ化アンモニウム鉱化剤はフッ化アンモニウム鉱化剤と比較して、原料の搬送促進効果が大きく、ヨウ化アンモニウム組成が高い領域のほうがフッ化アンモニウム組成の高い領域より原料の搬送速度は増大した。フッ化アンモニウム添加量を固定し、ヨウ化アンモニウム添加量を変化させた場合の結晶成長速度は、ヨウ化アンモニウム添加量の増加に伴い線形で減少した。オートクレーブ内壁に析出した粉末をX線回折で分析したところ、フッ素系のGa錯体が検出された一方で、ヨウ素系のGa錯体は検出されなかった。また、ヨウ化アンモニウムは検出されたが、フッ化アンモニウムは検出されなかった。Gaにフッ素およびヨウ素が配位した錯体が検出されなかったことから、それぞれ単独の鉱化剤として用いた場合と同様の溶解・析出機構であることが示唆された。