2014 Fiscal Year Research-status Report
高原料利用効率ハイドライド気相成長法による高品質大面積非極性面GaN基板の開発
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26790044
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
山根 啓輔 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80610815)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | GaN基板 / 転位 / 反り |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請課題に基づき、”次世代照明用 高効率白色LEDの研究開発”を目的とする全体構想の中で、大面積非極性面GaN基板を実現することを目的として研究を行った。本年度は低欠陥化に密接に関わる基板の反りに関して、メカニズムの解明と抑制方法の開発を行った。従来は、自立GaN基板の裏面と表面で貫通転位密度に差があることからこれが反りの起源と予想されていた。本研究では我々が作製した基板を基に、転位の定量的な評価を含めて、反りのメカニズムの解明を行った。一定の反りをもつ自立GaN基板の断面カソードルミネッセンス像による転位の解析から、GaN層の面内に伝搬する転位が存在することを発見した。これらは成長方向に渡って均一な密度で観察され、表面に観察される貫通転位とは性質が異なる事があきらかになった。また、作製した基板の裏面と表面では、転位密度、結晶性にほとんど差は見られなかった。これらの結果をもとに、面内に伝搬する転位が、基板の反りを形成する原因となっていることを提唱した。この面内に伝搬する転位の発生起源は成長中あるいは成長後にGaNとサファイアの熱膨張係数差に起因して発生する応力であると予想し、この応力の発生を根本的に回避する形で結晶成長を行った。具体的には、新たにサファイア基板両面にGaN層を成長できる専用のサセプタを設計し、成長実験を行った。結果として、反りのないGaN層を成長できることを示した。
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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
高品質非極性面GaN基板の作製に不可欠となる欠陥、反りの発生原因の特定することができた。さらにそれらに対し、いくつかの解決方法を示す事ができた。得られた結果の一部は、国際会議発表および論文執筆という形でまとめる事ができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成26年度に引き続き、低欠陥化手法を開発する。貫通転位密度を低減するためのSiN中間層の挿入、厚膜化成長の手法を開発することにより、転位の対消滅を図る。さらに、これらの方法と前年度得られた基板の反りの低減手法とを組み合わせ、反りのない高品質非極性面GaN基板の作製を目指す。
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| Causes of Carryover |
GaN基板の反りのメカニズムの解明に注力したため、実験に必要としていた高純度ガリウムの使用量が若干少なくなった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
主に結晶成長の原料となる高純度ガリウムの購入に当てる。研究全体の予算の目的に変更はない。
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[Presentation] 周期溝加工(22-43)サファイア基板上半極性面(20-21)GaNの微視的結晶構造解析2014
Author(s)
[63]荒内琢士, 竹内正太郎, 橋本健宏, 中村芳明, 今井康彦, 山根啓輔, 岡田成仁, 木村滋, 只友一行, 酒井朗
Organizer
第75回応用物理学会秋季学術講演会
Place of Presentation
北海道大学, 北海道
Year and Date
2014-09-17 – 2014-09-20
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