2014 Fiscal Year Annual Research Report
窒化スカンジウムの導入による閃亜鉛鉱型窒化ガリウムの合成に関する研究
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25820337
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
大垣 武 独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, その他 (80408731)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 窒化スカンジウム / 窒化ガリウム / 薄膜 / 分子線エピタキシー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
分子線エピタキシー（MBE）法を用いて、岩塩型構造の窒化スカンジウム（ScN）薄膜をバッファ層として導入し、閃亜鉛鉱型窒化ガリウム（c-GaN）を合成することを目的とした研究を実施した。
c-GaNと格子整合する高品質なScN薄膜を得るために、成長用基板の探索、合成条件と結晶性、電気特性の関係を調査した。ScNと同じ岩塩型結晶構造であるMgO単結晶の(100）、（110）、（111）を基板として用いた場合、すべての基板において、ScNエピタキシャル薄膜が得られた。さらに、より高品質な薄膜を得るために、安価で大型・高品質な単結晶が得られるサファイアの検討も行った。サファイア基板のm面、r面を用いることで、それぞれ（110）配向、（100）配向したScNエピタキシャル薄膜を得ることに成功し、MgO基板を用いるよりも、再現よく高品質なScN薄膜を得ることに成功した。得られたScN薄膜の結晶性、電気特性は、成長温度、Sc/N供給比、窒素ラジカルの状態で大きく変化し、ScNが高キャリア濃度、高電子移動度を併せ持つn型半導体であることを明らかにした。
得られた（100）配向、（110）配向、（111）配向ScN薄膜上に、MBE法を用いて、GaN薄膜を成長させ、成長条件と成長相、配向性の関係について調査した。成長温度、Ga/N供給比によりc-GaNの配向性は変化し、高温成長かつ、高Gaフラックス条件下、または、GaNバッファ層の導入で、双晶の存在しないc-GaN薄膜の成長が実現したが、安定相であるウルツ鉱型窒化ガリウム（h-GaN）の成長も確認された。また、(111)配向ScN薄膜が、h-GaN単結晶薄膜を得るためのバッファ層として有効であることも明らかにした。
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Research Products
(4 results)
