Study of van der Waals epitaxy using moire super lattice

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K18913
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 30:Applied physics and engineering and related fields
• Research Institution: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: MOHRI SHINICHIRO 立命館大学, 理工学部, 准教授 (60516037)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 荒木 努 立命館大学, 理工学部, 教授 (20312126) ; 藤井 高志 立命館大学, 総合科学技術研究機構, 教授 (60571685)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2024-03-31
• Keywords: モアレ超格子 / ファンデルワールスエピタキシー / リモートエピタキシー / 窒化物半導体 / グラフェン / 酸化物半導体

Outline of Final Research Achievements

In this study, we try to improve the crystal quality in van der Waals epitaxy by utilizing the long-period potential modulation structure called "moire superlattice." Through this research, it has been found that there are differences in nucleation density and the size of the grown crystals depending on the stacking angle when we grow nitride semiconductors on graphene moire super lattice. Additionally, experiments with metal deposition also show that there are differences in the changes in phonon properties after stacking depending on the stacking angle, suggesting that the deposition mechanism varies with the stacking angle. Furthermore, we have successfully synthesized peelable Ga2O3 and InGaN through remote heteroepitaxy using high-quality epitaxial graphene.

Free Research Field

ナノ材料物性

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

情報化社会のさらなる進展に伴い、半導体回路の立体周期が求められている。その中で、電力変換や高速データ処理に必要な化合物半導体を自在に剥離、転写する技術の確立は大きな意義を持つ。本研究で進めるグラフェンの上のファンデルワールスエピタキシーはその中核技術として期待されている。本研究で、積層角度の自由度が結晶成長に与える可能性を示すことができた点は、ファンデルワールスエピタキシーにおける困難である配向制御につながる点で大きな意味があると考える。また、リモートエピタキシーにより剥離できる酸化物半導体や窒化物半導体の合成に成功した点も、今後のデバイス応用の可能性を広げる成果である。