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2014 Fiscal Year Research-status Report

InGaNの非混和性を積極的に利用したDERI法による転位の不活性化

Research Project

Project/Area Number 26600090
Research InstitutionRitsumeikan University

Principal Investigator

名西 やす之  立命館大学, 立命館グローバルイノベーション研究機構, 教授 (40268157)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 荒木 努  立命館大学, 理工学部, 准教授 (20312126)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywords窒化物半導体 / InGaN / 混晶組成 / 極微領域評価 / MBE / 転位 / 不活性化
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、研究代表者が中心になって独自に開発した高品質InN結晶成長技術(DERI法)を基盤として、InGaNの非混和性を積極的に利用することにより、転位近傍にバンドギャップの広いナノ構造を作成し、転位の影響を抑制することを目的としている。
本年度は、特に(1)Metal-rich 条件下での非混和性発現の確認と原子層レベルの成長制御、(2)成長結晶のダメージの起源の同定と高品質化、(3)極微領域での混晶組成の決定と揺らぎの評価手法(4) 極微領域の光学特性とリーク電流の評価手法の検討に取り組んだ。
(1)についてはMetal-rich 条件下で、Gaビーム強度を変化させることによる混晶組成の制御と多重量子井戸構造の作成、均一な厚膜混晶の作成など(2)はラジカルビーム源のプラズマパワーの強さと、残留キャリア濃度と移動度などの電子的特性の相関を明らかにし、陽電子消滅による評価実験からイオン照射により発生する点欠陥導入が高品質化の阻害要因であることを示した。(3)については極微ラマン分光法によるラマンシフト、ケルビンプローブ法による表面電位測定による混晶組成と揺らぎの評価法の有効性につき目途をつけることが出来た。(4)については、SEM-CL および Conductive AFM法によりそれぞれ極微領域の発光特性、極微領域のリーク電流を測定できる見通しを得ることが出来た。
これらの研究の進展については、国際会議、国内会議などで、随時発表をしてきているが、本研究に対する関連研究者の関心が国際的に強くなってきており、イタリアで開催された第6回CIMTEC, 韓国で開催された第31回韓国・日本合同セラミックス会議、米国MITで開催されたH.C.Gatos賞受賞講演会 米国サンフランシスコで開催されたSPIEから招待講演の依頼があった。これらを含め14回の国際会議での講演を行うとともに、東北大学、筑波大学など国内の会議や研究会でも7回の講演を行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

メタルリッチ成長条件を用いたDERI法によるInGaNの混晶の作成と組成の決定、極微領域の評価などについては順調に研究が進展している。成長厚さ方向、特に基板との界面における組成引き込み効果と歪の緩和などについては、X線回折を用いた逆格子マッピング評価を詳細に行うことにより理解を大きく深めることが出来た。
また、極微ラマン分光法やケルビンプローブ法による表面電位測定による混晶組成の決定については、これまであまり報告もなく新規性の高い評価手法であり、新しい可能性を見出したという点においては予想以上の進展が得られたということが出来る。
一方で目標としてきた、基板の貫通転位や表面ステップが組成揺らぎに与える影響については、実験を開始するまでに、もう少し時間を必要とする。その理由は、このような実験に使用する転位やステップを制御した基板結晶は大変貴重なもので、世界的にも限られた研究者からしか入手することが出来ない。安易な実験による失敗は許されない。 成長実験と極微評価実験の信頼度がもう少し高くなった段階で、本研究に本格的に取り組む予定にしている。この意味で全般的にみて研究はほぼ順調に進展していると自己評価している。

Strategy for Future Research Activity

混晶成長において、組成、厚さの制御性・再現性の面で一層の向上をはかる。一方、組成、発光、リーク電流のそれぞれについて、極微領域評価の制度の向上を図る。 研究協力者であるNTTの赤坂氏、京都大学の須田氏との相互交流を進め、適切な時期を見極め転位、ステップを制御した基板上への混晶成長と組成揺らぎへの影響を明らかにする実験に取り掛かる。また得られた結晶を用いてSEM-CL評価、マイクロラマン分光、ケルビープローブ評価を行う。
これらの評価結果を総合的に分析することにより、極微構造と電気的、光学的特性の相関関係を明らかにしていく。

  • Research Products

    (9 results)

All 2015 2014

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] Effect of Mg Doping on the Structural and Free-Charge Carrier Properties of InN Thin Films2014

    • Author(s)
      Y. Xie, N. Ben Sedrine, S. Schöche, T. Hofmann, M. Schubert, L. Hong, B. Monemar, X. Wang, A. Yoshikawa, K. Wang, T. Araki, Y. Nanishi, and V. Darakchieva
    • Journal Title

      J. Appl. Phys

      Volume: 115 Pages: 163504(1-10)

    • DOI

      10.1063/1.4871975

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Radio-Frequency Plasma-Excited Molecular Beam Epitaxy Growth of GaN on Graphene/Si(100) Substrates2014

    • Author(s)
      T. Araki, S. Uchimura, J. Sakaguchi, Y. Nanishi, T. Fujishima, A. Hsu, K. Kim, T. Palacios,
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 7 Pages: 071001(1-3)

    • DOI

      10.7567/APEX.7.071001

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Free-Charge Carrier Parameters of N-Type, P-Type and Compensated InN:Mg Determined by Infrared Spectroscopic Ellipsometry2014

    • Author(s)
      S. Schoche, T. Hofmann, V. Darakchieva, X. Wang, A. Yoshikawa, K. Wang, Y. Nanishi, M. Schubert,
    • Journal Title

      Thin Solid Films

      Volume: 571 Pages: 384-388

    • DOI

      10.1016/j.tsf.2014.01.051

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effects of TMSb Overpressure on InSb Surface Morphology for InSb Epitaxial Growth Using Low Pressure Metalorganic Chemical Vapor Deposition2014

    • Author(s)
      S. Park, J. Jung, C. Seok, K. Shin, S. Park, Y. Nanishi, Y. Park, E. Yoon
    • Journal Title

      Journal of Crystal Growth

      Volume: 401 Pages: 518-522

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2013.10.062

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Progress in GaInN Growth by RF-MBE and Development to Optical Device Fabrication2015

    • Author(s)
      T. Yamaguchi, T. Araki, T. Onuma, T. Honda, Y. Nanishi
    • Organizer
      SPIE Photonics West
    • Place of Presentation
      San Fransisco, USA
    • Year and Date
      2015-02-09 – 2015-02-09
  • [Presentation] New Approach to Fabricate Green, Red and IR Light Sources Based on Nitride Semiconductors by DERI Method2014

    • Author(s)
      Y. Nanishi, T.Yamaguchi and T. Araki,
    • Organizer
      31st International Korea-Japan Seminar on Ceramics
    • Place of Presentation
      Changwon, Korea
    • Year and Date
      2014-11-27 – 2014-11-27
  • [Presentation] Plasma Induced Point Defects in InN During RF-MBE Growth and Those Reduction by DERI Method2014

    • Author(s)
      Y. Nanishi, T. Yamaguchi, T. Araki, A. Uedono and T. Palacios
    • Organizer
      Defects in Semiconductors ,Gordon Research Conference,
    • Place of Presentation
      Walthum, USA
    • Year and Date
      2014-08-05 – 2014-08-05
  • [Presentation] Recent Material Studies of III-Nitride Semiconductors for Next Generation Devices2014

    • Author(s)
      Y. Nanishi, T. Yamaguchi, T. Araki, A. Uedono and T. Palacios,
    • Organizer
      The Professor Harry C. Gatos Lecture and Prize
    • Place of Presentation
      Cambridge, USA
    • Year and Date
      2014-07-24 – 2014-07-24
  • [Presentation] DERI Method; Possible Approach to Longer Wavelength Light Emitters Based on Nitride Semiconductors2014

    • Author(s)
      Y. Nanishi, T. Yamaguchi and T. Araki
    • Organizer
      6th Forum on New Materials (CIMTEC2014)
    • Place of Presentation
      Montecatini Terme, Italy
    • Year and Date
      2014-06-18 – 2014-06-18

URL: 

Published: 2016-05-27  

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