2020 Fiscal Year Annual Research Report
窒化物および酸化物半導体の局所電子状態・光学特性に及ぼす弾性場の影響
Publicly Offered Research
| Project Area | Materials Science and Advanced Elecronics created by singularity |
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| Project/Area Number |
19H04531
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
木口 賢紀 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (70311660)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | GaN / InGaN / 貫通転位 / STEM / α-In2O3 / 準安定相 / 転位芯 / 積層欠陥 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
窒化物・酸化物半導体薄膜では、転位など格子欠陥やエピタキシャル成長に伴う残留歪みといった特異構造に付随する周期性や結合状態の乱れやそれらの空間的な分布状態は結晶成長や発光デバイスやパワーエレクトロニクスの性質に大きな影響を及ぼす。本研究では、貫通転位に代表される結晶の非完全性がもたらす局所弾性場が発光デバイスの要である量子井戸構造に及ぼす影響を局所構造・電子状態やマクロな形態をマルチスケールで調べ、非破壊3次元構造解析グループと相補的な立場から特異構造の解明に取り組んだ。
従来、In2O3はBixbyite相が安定相であり、気相法を利用してもサファイア基板上に準安定Corundum相のIn2O3薄膜を直接成長させることができず、バッファ層を必要とした。しかし、ミストCVD法を使って塩酸濃度を最適化することによって、バッファ層なしでもCorundum相単相をエピタキシャル成長することに成功し、収差補正STEM法により薄膜／基板間の半整合界面、ミスフィット転位の構造を原子レベルで明らかにし、結晶成長メカニズムについて検討した。
また、InGaNの結晶成長におけるGaNテンプレート相の極性や低温バッファ層の厚さが、貫通転位の形成機構の違い、N極性で問題となるヒロック構造の形成における貫通転位の影響を収差補正STEM法による平面・断面観察により明らかにした。特に、InGaN/GaN積層構造の平面STEM観察により貫通転位の転位芯構造を原子分解能で解明し、a転位、a+c転位, c転位の構造を明らかにした。
以上の様に、本研究では酸化物・窒化物ワイドギャップ半導体の結晶成長や組織形成に及ぼす転位や界面の構造を明らかにし、結晶成長における役割を検討した。
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| Research Progress Status |
令和2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 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] In situ XRD RSM measurements in MBE growth of GaInN film with low‐temperature GaInN buffer layer2021
Author(s)
T. Yamaguchi, T. Sasaki, T. Kiguchi, S. Ohno, H. Hirukawa, R. Yoshida, T. Onuma, T. Honda, M. Takahasi, T. Araki, Y. Nanishi
Organizer
The 8th Asian Conference on Crystal Growthand Crystal Technology（CGCT-8）
Int'l Joint Research
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[Presentation] Epitaxial mist chemical vapor deposition growth and characterization of α-In2O3 films on α-Al2O3 substrates2021
Author(s)
T. Yamaguchi, T. Nagata, S. Takahashi, T. Kiguchi, A. Sekiguchi, T. Onuma, T. Honda, K. Goto, Y. Kumagai, K. Kaneko, S. Fujita
Organizer
The 8th Asian Conference on Crystal Growthand Crystal Technology（CGCT-8）
Int'l Joint Research
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