2013 Fiscal Year Research-status Report
化学リフトオフ技術を用いたGaN系集積化面発光素子製作検討
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25420341
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Kogakuin University |
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Principal Investigator |
本田 徹 工学院大学, 工学部, 教授 (20251671)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山口 智広 工学院大学, 工学部, 准教授 (50454517)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | GaN / 発光ダイオード / MBE / 結晶成長 / リフトオフ / 透明電極 / 酸化物 / x線回折 |
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| Research Abstract |
結晶Al金属薄膜の製作および、その表面窒化によるAlN形成について検討した。Alセルのルツボに工夫し、フラックスを安定させた。表面窒化を行うために新規開発された小型ラジカル窒素源を導入し、今回の実験に使用した。サファイア基板上に結晶Al金属薄膜を製作したが、検討の結果、4H-SiC上に形成した場合の方が結晶性に優れていることがわかった。表面窒化は、その後のGaN薄膜製作に必要であることもわかった。
GaN薄膜は、本研究開始以前にAlの融点以下の低温成長が必要であることがわかったので、GaN低温成長に実績のある分子線エピタキシャル成長法を採用した。また、4H-SiC基板上へのAl薄膜成長から一貫したGaN結晶成長を試みた。X線回折パターンより結晶Al薄膜を残した状態でGaN結晶の成長を実現した。フォトルミネッセンス(PL)測定の結果より製作したGaN薄膜中には、立方晶GaNもしくは積層欠陥が内在していることが推測される。Ga原子のマイグレーションを促進することが課題である。
化学リフトオフによるAlのエッチングおよびGaN薄膜の剥離についての検討およびデバイス製作プロセス、特に透明電極製作について検討を行った。Alのエッチングに関しては、Al層が薄いため、剥離に問題が生じることが予想されたが、エッチング時に超音波を与えることにより部分的剥離が可能となった。しかしながら大面積を再現性よくエッチングすることが課題として残っている。また、透明電極については、Ga2O3およびGaIn酸化物の使用を検討した。溶液法の一種である分子プレカーサ-法およびミストCVDによる酸化物薄膜の形成を行った。薄膜成長に製作した。透明電極として使用する場合にはGaIn酸化物が有効ではないかとの結論を得た。また、ショットキー型GaN素子の試作も行った。GaIn酸化物を電極として用いた場合の実験を進行中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
4H-SiC基板上結晶Al薄膜の形成および表面窒化、その後のGaN薄膜製作を実現した。しかしながら、GaN薄膜中には立方晶GaNもしくは積層欠陥の内在がPL測定より示唆された。今後、Ga原子のマイグレーションを促進し薄膜の形成を進める。
また、化学リフトオフについては、部分的なGaN薄膜剥離に成功している。デバイス製作プロセスをにらんで今後の集積化プロセスを検討する。
GaIn酸化物を利用した透明電極について検討を行い、光学的透明性および抵抗率について評価を行った。透明性については十分素子応用が可能である結果を得た。また、抵抗率については、低抵抗化の検討が必要であるが10E-2 Ωcm程度のものを実現した。
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| Strategy for Future Research Activity |
おおむね順調に研究が推移しているので、新たに判明したGaN結晶成長上の課題解決に注力し、その後、予定通り発光ダイオードの試作および素子構造検討を行う。
結晶Al薄膜上GaNの分子線エピタキシャル成長に関しては、立方晶GaNの混入および積層欠陥の低減を中心に研究を進める。また、化学リフトオフについては、Al薄膜の膜厚依存性および素子分離技術による均一なリフトオフの実現を検討する。また、透明電極に関しては、低抵抗化を進めるため、不純物添加の可能性を検討する。
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[Journal Article] Cathodoluminescence spectra of Ga-In-O polycrystalline films fabricated by molecular precursor method2014
Author(s)
T. Onuma, T. Yasuno, S. Takano, R. Goto, S. Fujioka, T. Hatakeyama, T. Oda, H. Hara, C. Mochizuki, H. Nagai, T. Yamaguchi and T. Honda
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Journal Title
Japanese Journal of Applied Physics
Volume: 53
Pages: 05FF02
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Ga2O3 and In2O3 growth by mist CVD2013
Author(s)
K. Tanuma, T. Yamaguchi, T. Hatakeyama, T. Onuma and T. Honda
Organizer
The 12th International Symposium on Advanced Technology
Place of Presentation
Southern Taiwan University of Science and Technology, Tainan, Taiwan
Year and Date
20131113-20131115
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[Presentation] Polarized Raman spectra in beta-Ga2O3 crystals2013
Author(s)
T. Onuma, S. Fujioka, T. Yamaguchi, M. Higashiwaki, K. Sasaki, T. Matsui and T. Honda
Organizer
The 17th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ICCGE-17)
Place of Presentation
University of Warsaw, Warsaw, Poland
Year and Date
20130811-20130816
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