Development of AlN rods for realization of bulk crystal technology from seed crystal to epi growth

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K18896
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 26:Materials engineering and related fields
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Fukuyama Hiroyuki 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (40252259)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2024-03-31
• Keywords: 熱力学 / 結晶成長 / 窒化物半導体

Outline of Final Research Achievements

This study is a basic research to verify the feasibility of obtaining AlN single-crystal rods as seed crystals for solution-grown AlN single-crystals. The thermodynamic conditions for growing AlN single-crystal rods on the crucible wall by evaporation of Al from Fe-Al alloy solution as a raw material were investigated. Based on these conditions, AlN growth experiments were conducted to obtain guidelines on the growth conditions (flux composition, growth temperature, and nitrogen partial pressure) to obtain mm-sized AlN single-crystal rods.

Free Research Field

材料プロセス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

窒化物系紫外発光素子の量子効率を高めるためには、窒化アルミニウム（AlN）単結晶基板を使用することが求められている。研究代表者は、AlN単結晶の溶液成長に関する研究を行っているが、そのネックとなるのが、種結晶の確保である。本研究では、このネックを解消するための新たな種結晶作製法を開発することを目的とする。本研究が成功すれば、紫外発光素子が殺菌光源として普及し、パワーデバイス分野においても、AlNウエハーに置き換えが進むことが期待される。このように、本研究の社会的意義と挑戦的研究としての意義は大きく、ワイドバンドギャップ半導体分野における国際競争力の向上に資するものである。