2015 Fiscal Year Annual Research Report
サファイア加工基板側壁を成長起点とした半極性｛２０－２－１｝面ＧａＮ基板の作製
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25289088
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
只友 一行 山口大学, 理工学研究科, 教授 (10379927)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山田 陽一 山口大学, 理工学研究科, 教授 (00251033)
酒井 朗 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (20314031)
岡田 成仁 山口大学, 理工学研究科, 助教 (70510684)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | GaN / 半極性面 / MOVPE / HVPE / 転位 / 積層欠陥 / サファイア基板 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的はサファイア基板全面に高品質半極性{20-2-1}面GaNを成長させ、{20-2-1}面自立GaN基板を得る結晶成長技術を開発することである。
研究実施計画に従い、{20-2-1}面GaNの成長を以下の工程順で検討した。{22-43}面サファイア基板表面にc軸と直交する方向にストライプ状のトレンチを形成(工程①)。トレンチのc面近傍側壁を窒化(工程②)。窒化したサファイアのc面近傍側壁から-c面GaNを成長(工程③)。{20-2-1}面GaNをサファイア基板全面に成長(工程④)。昨年度までに、{20-2-1}面GaNがサファイア基板上に成長できたことはX線回折で確認した。しかしながら、結晶品質が｛20-21｝面GaNに比べて劣る結果となった。
本年度は工程②及び③を省略し、トレンチのc面近傍側壁より低温バッファ層を介して+c面GaNを成長することで、サファイア基板表面に{20-21}面GaNを成長した(工程⑤)。次に、HVPEによる厚膜成長及び研磨加工を実施して{20-21}面自立GaN基板を作製した(工程⑥)。更に、{20-21}面GaN基板の裏面[{20-2-1}面]上にHVPEによる厚膜成長を実施した(工程⑦)。HVPEの成長条件は、研究室の標準条件を使い、主に転位密度と基底面積層欠陥(BSF：Basal Stacking Fault)密度を評価した。その結果、{20-2-1}面GaNの転位密度の減少速度は{20-21}面GaNに比べて非常に大きく、c面GaNの転位密度の減少速度とほぼ同程度であることを初めて見出し、c面自立GaN基板と同程度の低転位密度化を達成した。一方、BSFに関しては{20-21}面GaNと同程度存在し、成長膜厚の増加とともに減少はしなかった。このように、課題は残しているものの、研究目的であるサファイア基板と同じ面積の半極性{20-2-1}面自立GaN基板を得る結晶成長技術を確立することができた。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(11 results)
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[Journal Article] Positional dependence of defect distribution in semipolar (20-21) hydride vapor phase epitaxy-GaN films grown on (22-43) patterned sapphire substrates2016
Author(s)
T. Uchiyama, S. Takeuchi, S. Kamada, T. Arauchi, Y. Hashimoto, K. Yamane, N. Okada, Y. Imai, S. Kimura, K. Tadatomo, and A. Sakai
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Journal Title
Japanese Journal of Applied Physics
Volume: 55
Pages: 05FA07/1-7
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] 半極性自立GaN基板の作製2015
Author(s)
只友一行, 岡田成仁, 山根啓輔, 古家大士, 橋本健宏
Organizer
日本結晶成長学会 ナノエピ分科会 第７回窒化物半導体結晶成長講演会
Place of Presentation
東北大学（宮城県仙台市）
Year and Date
2015-05-07 – 2015-05-08
Invited
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