原料分子制御法による新しいバルクＧａＮ成長法の創出

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23360008
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 纐纈 明伯 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10111626)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 熊谷 義直 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20313306) ; 村上 尚 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90401455)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2014-03-31
• Keywords: 窒化物半導体 / 窒化ガリウム / エピタキシャル成長 / 気相成長 / HVPE成長 / 自立基板結晶 / バルク結晶 / 原料分子制御

Research Abstract

本研究は、低炭素社会の構築のキーマテリアルである窒化物半導体の基本材料である窒化ガリウム（GaN）の新しい原材料を用いた気相成長法を提案するものである。この方法によれば、GaN成長において①高温成長、②高品質成長、③高速成長が可能となり、現在、世界的にも精力的に研究・開発が行われている種々のGaNバルク成長法を凌駕するとともに、高品質で低コストなGaN自立基板結晶の提供が可能となる。その結果、我が国でのこの高品質自立基板結晶を用いた各種新機デバイス研究の大きな支援になると期待される。
本申請研究の最終目標は、1200℃以上の成長温度で成長速度500μm/hr以上の高品質GaNバルク結晶の成長であり、高速成長を活かしたGaN基板結晶のコスト低減を可能にすることである。
平成２５年度は、これまで行ってきた研究をさらに進めるとともに、成長の均一性およびエピタキシャル層の高品質性を狙い、成長装置の析出部の改良を行った。この目的のために、①流体解析を行い、析出部での原料濃度の分布のシミュレーションし、２インチサイズで均一になる成長条件を求めた。また、②熱力学解析によるGaNの高温・高速成長の条件の確立をさらに進めた。本研究の最終目標である高品質結晶を高速に成長するという目的のために、各種の成長条件に対する成長速度、結晶品質の関係を明らかにするとともに、最終目標である500μm/hr以上の成長速度で高品質GaN結晶が得られる条件の絞込みを行った。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Growth of Thick InGaN Layers by Tri-Halide Vapor Phase Epitaxy (2014)
  • Author(s): Takahide Hirasaki, Masato Ishikawa, Fumiaki Sakuma, Hisashi Murakami, Yoshinao Kumagai, Akinori Koukitu
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics Volume: 53 Pages: 0FL02-1-4
• [Journal Article] Thermodynamic analysis of InGaN-HVPE growth using group-III chlorides, bromides, and iodides (2013)
  • Author(s): Takahide Hirasaki, Koshi Hanaoka, Hisashi Murakami, Yoshinao Kumagai,, Akinori Koukitu
  • Journal Title: Physica Status Solidi C Volume: 10 Pages: 413-416
• [Journal Article] Suppression of twin formation for the growth of InN(10-1-3) on GaAs(110) by metalorganic vapor phase epitaxy (2013)
  • Author(s): Hisashi Murakami, Sae Takenaka, Tetsuro Hotta, Yoshinao Kumagai, Akinori Koukitu
  • Journal Title: Physica Status Solidi C Volume: 10 Pages: 472-475
  • DOI: 0.1002/pssc.201200685
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of substrate nitridation and buffer layer on the crystalline improvements of semi-polar InN(10- 13) crystal on GaAs(110) by MOVPE (2013)
  • Author(s): H.C. Cho, R. Togashi, H. Murakami, Y. Kumagai, A. Koukitu
  • Journal Title: Journal of Crystal Growth Volume: 367 Pages: 122-125
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2012.12.020
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High-Temperature Heat-Treatment of c-, a-, r-, and m-Plane Sapphire Substrates in Mixed Gases of H2 and N2 (2013)
  • Author(s): Kazushiro Nomura, Shoko Hanagata, Atsushi Kunisaki, Rie Togashi, Hisashi Murakami, Yoshinao Kumagai, Akinori Koukitu
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics Volume: 52 Pages: 08JB10-1-4
  • DOI: 10.7567/JJAP.52.08JB10
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of High NH3 Input Partial Pressure on Hydride Vapor Phase Epitaxy of InN Using Nitrided (0001) Sapphire Substrates (2013)
  • Author(s): Rie Togashi, Sho Yamamoto, K. Fredrik Karlsson, Hisashi Murakami, Yoshinao Kumagai, Per-Olof Holtz, Akinori Koukitu
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics Volume: 52 Pages: 08JD05-1-4
  • DOI: doi:10.7567/JJAP.52.08JD05
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Deep-UV Transparent AlN Substrates Prepared by HVPE for UV-C LED Applications (2014)
  • Author(s): T. Nukaga, R. Sakamaki, Y. Kubota, T. Nagashima, T. Kinoshita, B. Moody, J. Xie, H. Murakami, Y. Kumagai, A. Koukitu, and Z. Sitar
  • Organizer: Conference on LED and Its Industrial Application ’13 (LEDIA ’13)
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜, 神奈川県
  • Year and Date: 20140425-20140425
• [Presentation] High-Speed Growth of In- and N-polarity InN Using a Two-Stage Source Generation Hydride Vapor Phase Epitaxy System (2014)
  • Author(s): R. Togashi, N. Fujita, R. Imai, H. Murakami, Y. Kumagai, and A. Koukitu
  • Organizer: Conference on LED and Its Industrial Application ’13 (LEDIA ’13)
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜, 神奈川県
  • Year and Date: 20140424-20140424
• [Presentation] High-Speed Growth of InN over 10 μm/h by a Novel HVPE System (2014)
  • Author(s): N. Fujita, R. Imai, H. Saito, R. Togashi, H. Murakami, Y. Kumagai, and A. Koukitu
  • Organizer: Conference on LED and Its Industrial Application ’13 (LEDIA ’13)
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜, 神奈川県
  • Year and Date: 20140424-20140424
• [Presentation] Growth of Semi-polar InN Layers on GaAs(311)A and (311)B by MOVPE (2014)
  • Author(s): Hisashi Murakami, Yoshinao Kumagai, and Akinori Koukitu
  • Organizer: Conference on LED and Its Industrial Application ’13 (LEDIA ’13)
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜, 神奈川県
  • Year and Date: 20140423-20140423
• [Presentation] Semi-polar growth of InN on GaAs(11n) substrate by MOVPE (2013)
  • Author(s): Hisashi Murakami, Rie Togashi, Yoshinao Kumagai, Akinori Koukitu
  • Organizer: 2013 Collaborative Conference on Crystal Growth (3CG)
  • Place of Presentation: Cancun, Mexico
  • Year and Date: 20130610-20130610
  • Invited
• [Presentation] DUV-LEDs Fabricated on HVPE-AlN Substrates (2013)
  • Author(s): T.Kinoshita, T.Obata, T.Nagashima, H.Yanagi, J.Xie, R.Collazo, S.Inoue, Y.Kumagai, A.Koukitu and Z.Sitar
  • Organizer: 10th International Conference on Nitride Semiconductors (ICNS-10)
  • Place of Presentation: Washington, D.C., U.S.A.
  • Year and Date: 2013-08-26
  • Invited
• [Remarks] 赤外から深紫外領域の光電子材料の結晶成長技術の開発
  • URL: http://www.rd.tuat.ac.jp/activities/factors/search/20140325_30.html