精密超音波計測による酸化亜鉛単結晶/薄膜の評価

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22760223
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 大橋 雄二 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (50396462)
• Keywords: 超音波計測 / 酸化亜鉛単結晶 / 酸化亜鉛薄膜 / 抵抗率評価

Research Abstract

酸化亜鉛(ZnO)を用いた高効率・高輝度発光(紫外)半導体デバイスを実現するうえで、基板上に良好な成長膜を形成する必要があり、それを得るためには膜と同じ材料の高均質なバルク基板を用いた膜成長(ホモエピタキシー)が理想的である。しかし、このバルク単結晶は開発途上の段階であり、導電性(抵抗率)の分布が生じる問題があるため、膜の品質に大きな影響を与えることが予想される。将来的に、より均質なバルク単結晶基板および成長膜を作製するうえでは、基板面全体を評価する技術も重要となる。そこで本研究は、精密な超音波計測技術を拡張して、抵抗率評価法を開発し、ZnO単結晶および薄膜評価のための基盤作りを行なうことを目的とする。
本年度は、異なる育成炉で育成されたZ面バルク単結晶に対し、超音波計測により均質性評価を行うとともに精密な音響関連物理定数を決定し、定数や音響特性の違いを比較し、評価のための基礎作りを行った。また、異なる定数を用いた弾性特性と抵抗率依存性について抵抗率異方性の数値シミュレーションを行った。また、残留歪みについての基本モデルを構築するために、等方性材料であるSio_2ガラス膜を異なる熱膨張係数を持つPyrexガラスや同じ熱膨張係数をもつ合成石英ガラスに成膜し、音響特性の変化を計測した。ガラス膜の成膜条件にややばらつきが見られ充分な評価ができてはいないが、残留歪みの評価の基本モデルの検討としての可能性は見出せた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

震災の影響もあり、評価装置や成膜装置の移設、修理、立ち上げ作業に大幅な時閲を割かれて、研究自体はやや遅れ気味である。

Strategy for Future Research Activity

今後は、抵抗率依存性についての実験的検討を進めるとともに、ZnOのドーパント依存性や光学特性と音響特性の関係の検量線の作成を進めて、本研究の目的である超音波計測によるZnO単結晶および薄膜の評価法の基礎を確立していく。