2017 Fiscal Year Annual Research Report
Low Temperature and Non-Vacuum Bonding of Wide Bandgap Semiconductor Materials by VUV/Vapor-Assisted Method
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26289112
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
重藤 暁津 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 主幹研究員 (70469758)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
水野 潤 早稲田大学, ナノ理工学研究機構, 上級研究員(研究院教授) (60386737)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 接合 / 低温大気圧 / GaN / Si / SiC / PDMS / パワーエレクトロニクス / MEMS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，“ワイドバンドギャップ半導体薄膜と金属薄膜，可撓性透明基板が混載された構造” の実現を目的とし，GaN, SiC, 有機/無機透明基板，金属薄膜を150℃以下・大気圧で一括接合する技術を開発した．具体的には，1)架橋性を発現する物質を含む雰囲気中で真空紫外光を照射して初期表面の洗浄と架橋層の形成を同時に行い，2)低温加熱により架橋層内での脱水縮合反応などを進行させて界面微細構造を安定化させるプロセスを確立した．また，実用性検証のための発光素子構造を製作した．
平成29年度は，まず，前年度中に見出された新規な積層構造の実現を目指した（延長課題）．具体的には．当初の計画にあったGaN - SiCの接合構造よりもより工業応用的価値の高いGaN - Si接合が可能であることが確認されたため，その接合プロセスの確立と界面微細構造の観察を行った．また，発光素子構造においても，当初計画のSiC基板を用いるものから，GaN on Si積層構造に変更し，接合による素子製作を試みた．GaN on Si積層構造を構築するために，まず，従来通りサファイア基板に成長させたGaN薄膜をSi基板に転写し，これを繰り返すことで厚膜化することを試みた．両方の材料表面上にGaならびにSiの水和物架橋が形成され，これらが常温で接触した時の水素結合と，続いて印加された150℃加熱による脱水縮合反応により強固な結合が得られ，Si上への転写が実現された．電子顕微鏡観察では原子レベルの大きさで有意な空隙の無い密着した界面が形成されたことが確認された他，極薄架橋層がGaNよりバンドギャップの大きいG2O3であることから，界面での特性劣化の懸念が少ないことを示した．さらに，同じ方法で形成したp, n型GaN薄膜どうしの接合体にAu電極を形成し，発光素子を試作した．
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| Research Progress Status |
29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 |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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