| Project/Area Number |
22KJ2126
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| Project/Area Number (Other) |
22J10814 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 30010:Crystal engineering-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
中島 達彦 大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Declined (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | Na-Flux法 / 窒化ガリウム / ポイントシード |
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| Outline of Research at the Start |
近年活発に研究されている窒化ガリウム(GaN)は現在パワー半導体の材料で主に用いられているSiと比較して優れた物性特性を有している。GaN結晶を用いたパワーデバイスは高耐圧かつ低消費電力といった特長があり、低炭素社会実現に向けて重要な技術の一つである電気自動車(EV)などの応用に期待されている。一方で、GaN系デバイスの主な問題として、材料であるGaN結晶が低品質かつ高価であることが挙げられる。本研究では、世界で唯一欠陥のないGaN結晶の成長が可能なNa-FluxPS法を用いて、超高品質GaN結晶を高速成長させることで、GaN系デバイスの普及に向けたGaN結晶の作製を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者は、これまで、微小種結晶(PS)上に窒化ガリウム(GaN)結晶を成長させるNa-Flux PS法を用いることで、無転位かつ酸素不純物が少ない超高品質GaN結晶作製に成功してきた。しかし、当該手法では種結晶が微小であるため、PS上に成長する結晶の大口径化が困難である。そこで、本申請研究では、横方向成長速度を200 μm/h以上にすることで、短時間でデバイス作製可能な2インチ程度までの大口径化を目指した。Na-Flux法では、原料であるGa-Na融液中の窒素溶解量が律速要因となるため、成長速度向上に向けて、窒素溶解量の向上が有効である。また、窒素ガスは融液の上部から加圧しているため、気液界面の窒素溶解量が高い。この特徴を利用し、本年度の研究ではGaN結晶を気液界面付近で成長させることで、高速成長の実現を目指した。本年度では、濡れ性向上に向けて、基板の物質変化に着目して実験を行った。
これまで、Na-Flux法ではPSの基板としてサファイアを用いていた。しかし、サファイアの基板では、Na-Flux融掖に対して濡れ性が低く、PS上の原料保持が困難であった。そこで、本年度はまず濡れ性向上に向けて、サファイアを窒化させ基板の一部のAlN化を図った。具体的な実験としては、高周波加熱機でサファイア板を2000℃以上で10時間加熱し、X線の成分分析を用いて、実際のサファイア基板の変化を測定した。結果、サファイアの成分は残ったが、一部AlNのピークと見られるピークを確認することができた。次に、作製した基板について実際のNa-Flux融液に浸漬させ、浸漬跡から濡れ性を推定した。その結果、従来のサファイア基板に対して、一部AlN化したサファイア基板は8 mmほど浸漬距離が長かった。この結果から、サファイアの一部をAlN化することは濡れ性向上に向けて有効であることが分かった。
以上の結果から、今後はサファイアの一部のAlN化によって、成長速度の向上に期待したい。
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| Research Progress Status |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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