2015 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
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26600090
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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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)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荒木 努 立命館大学, 理工学部, 教授 (20312126)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | InN / InGaN / 窒化物半導体 / 混晶組成 / 極微領域評価 / MBE / 転位 / リーク電流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、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極微ナノ構造を作成し、転位の影響を抑制して、InNおよび全混晶組成のInGaNをデバイスとして利用する基盤を構築することにある。特にGaNとInNには11%の格子定数差があるため、GaN基板上にInNやInGaNを成長させる場合ミスフィット転位の形成は避けられず、これが発光効率やリーク電流に与える影響がデバイス応用上最も大きな課題として考えられている。本年度は転位とリーク電流の関係を厳密に調べる研究手法につき徹底的に研究を進め有益な成果を上げることができた。ここでは、らせん転位とこれから発生するステップのみが表面に存在するGaN選択成長層を用意し、コンダクティブAFMを用いてナノ領域のリーク電流を図る手法を確立し、原子レベルのステップ構造、転位とリーク電流の相関につき明確な知見をえることができるようになった。この成果は秋の応用物理学会で発表した。また本研究課題のアイディア、手法、現状などにつき、韓国済州島で開催されたICAE, 香港で開催されたEMN-3CG, 京都で開催された学術振興会、日本-ドイツ-スペイン合同シンポジウムなどで招待講演を行うなど国内外の学会やシンポジウムで発表を行い成果の普及に努めた。
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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
転位の電気的、光学的影響を明確に制御してInGaNの全組成領域を有効に利用できるようにするには、まず転位と電気的、光学的特性との相関関係を明確に示す評価手法を確立することが重要である。この意味でこれまでこの要請を十分満足する手法はなかった。本研究期間では、転位とステップが全くない選択成長層やこれが一つだけ存在する試料をまず成長させ、この試料を用いてコンダクティブAFMを用いた原子レベルの形状とリーク電流の関係を明確にする評価手法を確立することができた。このことから、研究目的の実現に向け概ね順調に研究が進展していると判断できる。一方でInGaN混晶を実際この上に成長させ組成制御する検討に関しては、大きな装置トラブルが発生して予定していた検討をこの期間内に進めることはできなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
NTT赤坂氏、京都大学須田氏の協力を得ながら、転位及びステップを制御した基板上にDERI法を用いて非混和性を積極的に利用したInGaN混晶の成長を行い、転位の影響を実際に抑制する手法に関する検討に本格的に取り組む。２６年度に確立したラマン法による混晶の組成評価法、２７年度に確立したコンダクティブAFM法によるリーク電流評価法を駆使して上記研究を推進する。
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