• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

窒化アルミニウムガリウム超格子のコヒーレント成長機構解明とデバイス応用基礎

Research Project

Project/Area Number 14J07117
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Crystal engineering
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

金子 光顕  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords窒化物半導体 / 結晶成長 / 分子線エピタキシ法 / X線回折 / ミスフィット転位 / コヒーレント成長 / 炭化珪素 / 格子緩和 / 拡張欠陥 / 散漫散乱 / 短周期超格子 / ラマン散乱 / 透過型電子顕微鏡
Outline of Annual Research Achievements

オフ角が0.08°および0.25°のSiC基板上にAlN層を成長した。AlN(0002)対称面についてロッキングカーブ測定を行うと、どちらも横方向サテライトピークが観測されたが、ピーク間隔が異なることがわかった。このピーク間隔は、AlNの周期的な歪みを反映しており、その周期を求めると、ミスフィット転位の間隔を反映していることがわかった。このことから、基板のステップ間隔を変化させることにより、ミスフィット転位密度が異なるAlN層が成長できたと言える。成長したAlN層の歪みを求めると、オフ角が0.25°のAlN層は0.08°のAlN層より歪みがより緩和されていることがわかった。また、SiC基板のステップ密度からAlN中の歪み量を予測するモデルを構築し、今回得られた結果とよく整合することがわかった。
これまで、ステップ高さ制御SiC基板上に(擬似的)コヒーレント成長可能な膜厚(臨界膜厚)は700 nm程度であると報告されているが、より歪みが緩和したAlN層であれば臨界膜厚はより大きいものになると予想される。そこで、これまでより大きなオフ角(0.32度)を有するSiC基板上に1 um厚のAlN層を成長した。AlN(0002)対称面のロッキングカーブ測定を行うと、横方向サテライトピークが観測され、そのピーク間隔はミスフィット転位の間隔を反映していた。非対称面の逆格子空間マッピング測定を行うと、AlNによるピークのqx座標がSiC基板によるピークのqx座標と一致しており、コヒーレント成長が実現できた。一般的なモデルにより導出されるSiC基板上AlN層の臨界膜厚は数十nm程度であり、1 umは非常に大きな膜厚である。ステップ端に導入されるミスフィット転位による歪みの緩和も考慮した臨界膜厚モデルを導出し、定性的にはこの大きな臨界膜厚を説明できることを明らかにした。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2017 2016 2015 2014

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Phonon frequencies of a highly strained AlN layer coherently grown on 6H-SiC (0001)2017

    • Author(s)
      Mitsuaki Kaneko, Tsunenobu Kimoto, Jun Suda
    • Journal Title

      AIP Advances

      Volume: 7 Issue: 1

    • DOI

      10.1063/1.4974500

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Strong impact of the initial III/V ratio on the crystalline quality of an AlN layer grown by rf-plasma-assisted molecular-beam epitaxy2016

    • Author(s)
      Mitsuaki Kaneko, Tsunenobu Kimoto, and Jun Suda
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 9 Issue: 2 Pages: 025502-025502

    • DOI

      10.7567/apex.9.025502

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Strain control in AlN top layer by inserting an ultrathin GaN interlayer on an AlN template coherently grown on SiC(0001) by PAMBE2016

    • Author(s)
      Mitsuaki Kaneko, Tsunenobu Kimoto, and Jun Suda
    • Journal Title

      Physica Status Solidi B

      Volume: - Issue: 5 Pages: 814-818

    • DOI

      10.1002/pssb.201552649

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Strain Controls of High-Quality AlN Layers by Misfit Dislocations Introduced at Step Edges of SiC(0001) Substrates2016

    • Author(s)
      Mitsuaki Kaneko, Tsunenobu Kimoto, Jun Suda
    • Organizer
      International Workshop on Nitride Semiconductors
    • Place of Presentation
      Florida(U.S.)
    • Year and Date
      2016-10-02
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Periodically Aligned Misfit Dislocations at AlN/SiC Heterointerface2016

    • Author(s)
      Mitsuaki Kaneko, Tsunenobu Kimoto, Jun Suda
    • Organizer
      11th European Conference on Silicon Carbide & Related Materials
    • Place of Presentation
      Halkidiki(Greece)
    • Year and Date
      2016-09-25
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] SiC基板上AlN層成長における基板ステップ端へのミスフィット転位導入2016

    • Author(s)
      金子光顕、木本恒暢、須田淳
    • Organizer
      第8回窒化物半導体結晶成長講演会
    • Place of Presentation
      京都大学(京都府・京都市)
    • Year and Date
      2016-05-09
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] ステップ高さ制御SiC基板上AlN層の高分解能X線回折評価における界面局在ミスフィット転位に起因する横方向サテライトピーク2016

    • Author(s)
      金子光顕、木本恒暢、須田淳
    • Organizer
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東京工業大学
    • Year and Date
      2016-03-19
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Observation of lateral satellite peaks in nitride semiconductor: HRXRD study of AlN layer grown on step-height-controlled SiC substrate2015

    • Author(s)
      Mitsuaki Kaneko, Tsunenobu Kimoto, and Jun Suda
    • Organizer
      6th International Symposium on Growth of III-Nitrides
    • Place of Presentation
      Act City Hamamatsu
    • Year and Date
      2015-11-08
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effect of initial III/V ratio on formation of threading dislocations in PAMBE-grown AlN layers on SiC substrates2015

    • Author(s)
      Mitsuaki Kaneko, Tsunenobu Kimoto, and Jun Suda
    • Organizer
      6th International Symposium on Growth of III-Nitrides
    • Place of Presentation
      Act City Hamamatsu
    • Year and Date
      2015-11-08
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] SiC基板上にPAMBE成長したAlN層の成長初期III/V比による貫通転位発生メカニズムの考察2015

    • Author(s)
      金子光顕、木本恒暢、須田淳
    • Organizer
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場
    • Year and Date
      2015-09-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Strain controls in AlN layer by ultra-thin GaN interlayer grown on high-quality AlN template coherently grown on SiC(0001) by PAMBE2015

    • Author(s)
      Mitsuaki Kaneko, Tsunenobu Kimoto, and Jun Suda
    • Organizer
      11th International Conference on Nitride Semiconductors
    • Place of Presentation
      Beijing International conference center
    • Year and Date
      2015-08-30
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] PAMBE法によるAlNテンプレート層上極薄GaN層の成長2015

    • Author(s)
      金子光顕、木本恒暢、須田淳
    • Organizer
      第34回電子材料シンポジウム
    • Place of Presentation
      ラフォーレ琵琶湖
    • Year and Date
      2015-07-15
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] PAMBE窒素プラズマ点灯直後成長における成長寄与窒素量の過渡特性によるV/III比の変化とAlN成長層の結晶性への影響2015

    • Author(s)
      金子光顕、木本恒暢、須田淳
    • Organizer
      第7回窒化物半導体結晶成長講演会
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Year and Date
      2015-05-07
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Controllability of ultra-thin GaN layer growth in AlN/GaN multi-layered structure grown by PAMBE2015

    • Author(s)
      Mitsuaki Kaneko、Tsunenobu Kimoto、Jun Suda
    • Organizer
      International Symposium on Photonics and Electronics Science and Engineering
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      2015-03-09
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] PAMBE法によるAlN/GaN多層構造における極薄GaN層の成長制御性に関する検討2014

    • Author(s)
      金子光顕、木本恒暢、須田淳
    • 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
    • Year and Date
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] SiC(0001)基板上に成長した大きな圧縮歪みを内包するAlN薄膜の光学特性および格子振動数評価2014

    • Author(s)
      金子光顕、奥村宏典、石井良太、船戸充、川上養一、木本恒暢、須田淳
    • Organizer
      第33回電子材料シンポジウム
    • Place of Presentation
      ラフォーレ修善寺
    • Year and Date
      2014-07-09 – 2014-07-11
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi