2010 Fiscal Year Annual Research Report
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22656170
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
佐藤 讓 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80108464)
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| Keywords | 窒化物半導体 / 窒化アルミニウム / 反応媒体 / 溶融塩 / 半導体基板 / 熱化学反応 |
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| Research Abstract |
AlNはAlの直接窒化でも生成するが、金属表面を窒化させても結晶成長には必ずしも繋がらない。また、CVD法によって気相反応で単結晶を作製しようとしても成長速度が遅く欠陥の少ないものは得難い。更に、CVD法では大量の未反応ガスが排出される。従って、本研究では高品質の結晶を効率的に製造するためには、高密度である液体を反応媒体とすることが望ましいと考え、その候補として化学的に安定で高温に耐える溶融塩が望ましいと考えられる。22年度は、反応媒体に用いる溶融塩の選定とAl源および窒素源の検討から始めた。Al源としては金属Alあるいは適当なAl化合物(酸化物、ハロゲン化物、硫化物、等)が候補となる。熱力学的検討より、AlまたはAlのハロゲン化物がAlN生成には向いている。Al_2O_3よりの生成は必ずしも容易ではない。本研究では先ず金属Alを用いて実験を行った。
金属Alを原料とする場合を考えると、これは溶融塩の種類にもよるがある程度の溶解度を有する。そこで、溶解した金属状態のAlの反応を考えた。この場合、塩化物系溶融塩等ではAl表面に残存する酸化物Al_2O_3が障壁となって溶解が進まず、またAl表面での直接反応も期待出来ない。そこで、酸化物を溶解させ、また僅かながらも(金属霧として)金属Alをも溶解する弗化物系の溶融塩を用いることとした。具体的にはKPF-AlF_3系溶融塩を用いた。温度は800℃、KF-AlF_3の共晶組成溶融塩の底に溶融Alを沈めて、窒素源を供給することとした。最初はN2を用いて実験したがAlNの生成は殆ど観測されなかった。そこでNH_3を窒素源、N_2ガスを搬送ガスとして実験を行った結果、AlNの生成が確認された。収率は10～20%低度ではあったが、これはCVD等と比較して十分に高い収率と考えられる。今後は他の窒素源を用いた反応を検討すると共に結晶が成長する条件を検討する。
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