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Naフラックス法によるデバイス用低歪み・自立窒化ガリウム基板作製技術の研究開発

Research Project

Project/Area Number 17J00465
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Electronic materials/Electric materials
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

山田 拓海  大阪大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords窒化ガリウム / Naフラックス / 液相成長 / サファイア溶解 / ナトリウムフラックス法 / 低反り / 大口径
Outline of Annual Research Achievements

当初予定していたキラー欠陥の抑制に関しては、近年開発されたFFC法を用いることによって抑制可能であることが明らかになりつつあるため、本年度では計画を変更しマルチポイントシード(MPS)法における低反り化のメカニズムの解明及びサファイア溶解法におけるLi不純物に関して調査を行った。本研究では、MPS法のみではサファイアを自然剥離できないパターンのMPS基板を用いてサファイア溶解法を行うと、比較的歪みを有している種結晶でも成長後の反りが小さくなっていることが明らかになった。当該知見より、MPS基板を用いることで、低反り化しているのは、種結晶の歪みが低減しているからだけではなく、MPSの成長の様式が効いていると考えられる。以上のように、これまで明らかになっていなかったMPSの低反りメカニズムを明らかにするとともに、口径2インチ、曲率半径40m以上の結晶の作製に成功した。また、昨年度に引き続き、サファイア溶解中に結晶内に取り込まれるLi不純物の挙動に関して調査を行った。本年度ではHVPE法を用いて再成長を行うことで、再成長層へLiが拡散するかどうか調査を行った。結果としてHVPE法を用いても再成長層へのLi拡散は観察されず、Li含有基板を種結晶としたGaN結晶成長では、Liが存在しないGaN結晶の成長が可能であることが明らかになった。この知見は種結晶として用いるGaN基板のスペックとして、Li不純物は問題ないということを示している。
以上のように、本年度は研究課題である大口径窒化ガリウム結晶の低歪化(低反り化)に成功するとともに、サファイア溶解法で発生したLiが結晶内に取り込まれてしまうという問題も種結晶として使用する際は問題にならないということを明らかにした。本年度ではこれらの成果を国際会議で発表し、当該内容をまとめることで計2報の学術論文を出版した。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2020 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Influence of GaN/sapphire contact area on bowing of GaN wafer grown by the Na-flux method with a sapphire dissolution process2020

    • Author(s)
      Yamada Takumi、Imanishi Masayuki、Murakami Kosuke、Nakamura Kosuke、Yoshimura Masashi、Mori Yusuke
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 59 Issue: 2 Pages: 025505-025505

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ab699b

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fabrication of a 1.5-inch freestanding GaN substrate by selective dissolution of sapphire using Li after the Na-flux growth2020

    • Author(s)
      Yamada Takumi、Imanishi Masayuki、Murakami Kosuke、Nakamura Kosuke、Yoshimura Masashi、Mori Yusuke
    • Journal Title

      Journal of Crystal Growth

      Volume: 533 Pages: 125462-125462

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2019.125462

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Regrowth of Li-free layer on GaN substrate produced by the Na-flux-sapphire-dissolution technique2020

    • Author(s)
      T. Yamada, M. Imanishi, K. Murakami, K. Nakamura, M. Yoshimura, and Y. Mori
    • Organizer
      Conference on LED and its industrial application'20
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Selective sapphire dissolution technique without dissolving GaN in a Na flux added Li2019

    • Author(s)
      Takumi Yamada, Masayuki Imanishi, Kosuke Murakami, Kosuke Nakamura, Masashi Yoshimura, and Yusuke Mori
    • Organizer
      19th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Naフラックスサファイア溶解法における 溶液Li濃度とGaN結晶中Li濃度の関係2019

    • Author(s)
      山田 拓海, 今西 正幸, 村上 航介, 中村 幸介, 吉村 政志, 森 勇介
    • Organizer
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Reduction of Li impurity in the freestanding GaN substrate fabricated using the sapphire dissolution technique in the Na-flux growth2018

    • Author(s)
      Takumi Yamada, Masayuki Imanishi, Kosuke Murakami, Kosuke Nakamura, Mamoru Imade, Masashi Yoshimura, and Yusuke Mori
    • Organizer
      Conference on LED and its industrial application '18
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Reduction of Li impurity in the Freestanding GaN Substrate Fabricated by the Na-Flux Sapphire Dissolution Technique2018

    • Author(s)
      T. Yamada, M. Imanishi, K. Murakami, K. Nakamura, M. Yoshimura, and Y. Mori
    • Organizer
      International Symposium on Growth of Ⅲ-Nitrides
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Naフラックスサファイア溶解法における 大口径・低反りGaN結晶の作製2018

    • Author(s)
      山田 拓海, 今西 正幸, 村上 航介, 中村 幸介, 吉村 政志, 森 勇介
    • Organizer
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Fabrication of large-diameter GaN substrate with low curvature using the sapphire dissolution technique in the Na-flux growth2018

    • Author(s)
      T. Yamada*, M. Imanishi, K. Murakami, K. Nakamura, M. Yoshimura, and Y. Mori
    • Organizer
      International Workshop on Nitride semiconductors
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Naフラックスサファイア溶解法における再成長を用いたGaN結晶中Li不純物の低減2018

    • Author(s)
      山田 拓海, 今西 正幸, 村上 航介, 中村 幸介,今出 完, 吉村 政志, 森 勇介
    • Organizer
      第65回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Naフラックスサファイア溶解法においてポイントシード面積がGaN結晶反りに与える影響2017

    • Author(s)
      山田 拓海, 村上 航介, 中村 幸介, 北村 智子, 垣之内 啓介, 奥村 加奈子, 今西 正幸, 今出 完, 吉村 政志, 森 勇介
    • Organizer
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Influence of Sapphire thickness on GaN wafer bowing grown by the Na-flux method with sapphire dissolution process2017

    • Author(s)
      Takumi Yamada, Kosuke Murakami, Kosuke Nakamura, Tomoko Kitamura, Keisuke Kakinouchi, Kanako Okumura, Masayuki Imanishi, Mamoru Imade, Masashi Yoshimura, and Yusuke Mori
    • Organizer
      The 36th Electronic Materials Symposium
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Influence of GaN template thickness on GaN wafer bowing grown by the Na-flux method with sapphire dissolution process2017

    • Author(s)
      T. Yamada, K. Murakami, K. Nakamura, H. Imabayashi, M. Honjo, K. Kakinouchi, T. Kitamura, K. Harimiya, M. Imanishi, M. Imade, M. Yoshimura, and Y. Mori
    • Organizer
      The 12th International Conference on Nitride Semiconductors
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Remarks] 大阪大学 森勇介研究室 HP

    • URL

      http://crystal.pwr.eng.osaka-u.ac.jp/

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Remarks] 阪大 森研究室 ホームページ

    • URL

      http://crystal.pwr.eng.osaka-u.ac.jp/news/index.html#02

    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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