2012 Fiscal Year Research-status Report
ヒドラジンスラスタ技術を転用した窒化物半導体成長のための化学気相成長技術
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24656032
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
安井 寛治 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (70126481)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 薄膜 |
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| Research Abstract |
本研究課題は、比表面積が高く、高温で長寿命の触媒金属ナノドットを析出させた高融点セラミクスまたは多孔性繊維状イリジウム(Ir)上でのヒドラジシンの自己発熱反応を用いて高エネルギープリカーサービームを安定に生成する条件を見出すこと。更に、生成した高エネルギープリカーサーを反応源に用いた窒化物半導体薄膜成長のためのCVDプロセスを構築することを目的として研究を行った。
初年度は
1. Ruナノ粒子を高融点セラミクスであるジルコニア粒子上に表面析出させた触媒を作製した。このRuナノ粒子担持触媒上にヒドラジンガスを供給、触媒表面での自己発熱反応による高温の分解反応が生じることを確認した。ただ繊維状Irのセラミクス粒子への担持には成功しておらず、今後の課題である。
2. 高融点セラミクス粒上に表面析出させたRuナノ粒子触媒上へのヒドラジンガスのパルス供給により窒素系高エネルギープリカーサービームをCVD装置内に噴出することに成功した。
3. さらに、金属原料ガス(トリメチルガリウム)との気相反応により金属窒化物プリカーサを生成しサファイア及びSi(111)基板上に供給することで窒化ガリウム薄膜の成長に成功した。基板温度は500～600℃で行ったが、600℃でC軸に沿って優位な配向を示す結晶膜を得た。また室温でのフォトルミネッセンス測定では、3.40eV付近にシャープなバンド端発光を観測したが、同時に2.1eV付近にピークを持つ強い黄色発光成分も観測し、窒素空孔等の欠陥の密度も高いことがうかがわれた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
Ruナノ粒子を高融点セラミクスであるジルコニア粒子上に表面析出させた触媒を作製し触媒上にヒドラジンガスを供給、触媒表面での自己発熱反応による高温の分解反応が生じることは確認できた。またヒドラジンガスのパルス供給により窒素系高エネルギープリカーサービームをCVD装置内に噴出することに成功し、サファイア及びSi基板上に窒化ガリウム膜の堆積には成功したが、完全にC軸配向性を有する結晶膜の成長には成功していない。また深い準位に由来する可視域での発光が強く見られ、強いバンド端発光のみを示す高品位な結晶膜の作製には至っていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
多孔性繊維状イリジウム(Ir)のジルコニア粒子への担持をもう一度試みる予定である。また既に成功しているRuナノ粒子を担持したジルコニア粒子を用いてより高温の窒素系ラジカルが発生するガス供給条件を見出す。供給されたアルキルガリウム原料(TMG)ガスとの最適反応により気相中で高活性なGaN成長のためのプリカーサを生成し、基板上への堆積実験を行いその堆積特性と膜質の評価を行う。基板にはc面サファイアを用い、触媒反応条件の最適化と併せて、様々な基板-ノズル間隔、チャンバー内圧、基板温度にて成長実験を行うことで、最も反応効率が高く、低い基板温度で高品質な結晶膜の成長する条件、即ちヒドラジンガスの自己発熱反応によって生成した窒素系プリカーサを用いた省エネルギー性に優れたGaNの高品位結晶薄膜の成長条件を見出す。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
次年度使用額は、7,141円であり、ほぼ予定通り初年度の研究費は使用した。次年度の要求額とあわせて507,141円が２年目の研究費の総額であり、原料ガス、基板、基板洗浄用試薬、触媒担持用試薬、そして研究成果の発表のための国内旅費として使用する予定である。
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