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シリコンを基板として用いたIII族窒化物大型バルク単結晶の作製に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 06452114
研究種目

一般研究(B)

配分区分補助金
研究分野 応用物性・結晶工学
研究機関名城大学

研究代表者

赤さき 勇 (赤崎 勇)  名城大学, 理工学部, 教授 (20144115)

研究分担者 天野 浩 (矢野 浩)  名城大学, 理工学部, 講師 (60202694)
研究期間 (年度) 1994 – 1995
研究課題ステータス 完了 (1995年度)
配分額 *注記
6,400千円 (直接経費: 6,400千円)
1995年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
1994年度: 4,900千円 (直接経費: 4,900千円)
キーワードIII族窒化物 / ヘテロエピタキシャル成長 / シリコン基板 / HVPE法 / 励起子発光 / GaN / ヘテロエピタキシ- / 大型単結晶 / AlN Buffer / Si / 6H-SiC / Hetero epitaxy / MOVPE
研究概要

本研究は、二つのテーマに大別できる。即ち、(1)OMVPE法或いはMBE法により大面積Si基板上にGaNを作製し、(2)それを種結晶としてHVPE法によりGaNを高速成長させる事である。(1)について、本研究グループは研究開始当初より既にAlN中間層を用いたSi基板上へのGaNの作製の検討をしていたが、最大の問題点はSiとGaNの熱膨張係数最に基づくクラックの発生であった。そこで、本研究では、A.GaNの薄膜化によるクラックの抑制、及びB.一部絶縁層で覆った上への横方向成長、即ちエピタキシャルラテラルオーバーグロース(ELO)(西永等)法等の方法を検討し、大面積でしかもクラックの無い単結晶の作製を狙った。(2)について、大型単結晶の作製には、再現性良く、しかも高速成長可能な成長法の開発が必要である。HVPE法では、成長速度が最大0.1mm/hであり、しかも成長速度の再現性に乏しい。本研究では、成長装置を工夫し、出来る限り早い成長速度を実現する事を目的とした。
以下、得られた成果を纏める。
(1)OMVPE法によるSi基板上のGaN単結晶の作製
サファイアの場合における低温堆積緩衝層と異なり、高温1,100℃程度でAlN単結晶を成長し、その上にGaNを成長することにより、高品質GaNの成長が可能となった。室温において、初めて励起子に基づく遷移が反射光変調スペクトルより確認された。得られた膜は、熱膨張係数の違いにより、強い引っ張り応力を受けていることが分かった。
(2)HVPE法の改良
GaCl_3とTMGaを供給可能な装置を試作し、まずサファイア上に低温堆積緩衝層を用いてOMVPE法で高品質GaNを成長の後、HVPE法でGaNを成長させる事により、再現性良く高品質GaN厚膜の成長が可能である事が分かった。

報告書

(3件)
  • 1995 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1994 実績報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (48件)

  • [文献書誌] W.Goetz, N.M.Johnson, H.Amano, I.Akasaki: "Deep level defects in n-type GaN" Applied Physics Letters. 65. 463-465 (1994)

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  • [文献書誌] S.T.Kim, T.Tanaka, H.Amano, I.Akasaki: "Polarization of light from an optically pumped (A1-Ga-N)/(Ga-In-N)double heterostructure" Materials Science and Engineering. 1. L5-L7 (1994)

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  • [文献書誌] T.Tanaka, A.Watanabe, H.Amano, Y.Kobayashi, I.Akasaki, S.Yamasaki, M.Koide: "P-type conductions in Mg-doped GaN and Al_<0.08>Ga_<0.12>N grown by metalorganic vapor phase epitaxy" Applied Physics Letters. 65. 593-594 (1994)

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  • [文献書誌] I.Akasaki, H.Amano: "Widegap column-III nitride semiconductors for UV/blue light emitting devices" Journal of Electrochemical Society. 141. 2266-2271 (1994)

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  • [文献書誌] I.Akasaki, H.Amano: "Crystal growth of column-III nitrides and their applications to short wavelength light emitters" Journal of Crystal Growth. 146. 455-461 (1994)

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  • [文献書誌] S.T.Kim, D.C.Moon, H.Amano, I.Akasaki: "Polarization characteristics of stimulated emission from an optically pumped AlGaN/GaInN double heterostructure" The Korean Physical Society. 8. 111-114 (1994)

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  • [文献書誌] K.Meyer, D.Volm, A.Graber, H.C.Alt, T.Detchprohm, H.Amano, I.Akasaki: "Shallow donors in GaN-The binding energy and electron effective mass" Solid State Communications. 95. 597-600 (1995)

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  • [文献書誌] D.Volm, T.Streibl, B.K.Meyer, T.Detchprohm, H.Amano, I.Akasaki: "Magneto-optical investigation of the neutral donor bound・exciton in GaN" Solid State Communications. 96. 53-56 (1995)

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  • [文献書誌] C.I.Harris, B.Monemar, H.Amano, I.Akasaki: "Exciton lifetime in GaN and GaInN" Applied Physics Letters. 66. 840-842 (1995)

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  • [文献書誌] M.Drechsler, D.M.Hoffman, B.K.Meyer, T.Detchprohm, H.Amano, I.Akasaki: "Determination of the conduction band electron effective mass in hexagonal GaN" Japanese Journal of Applied Physics. 34. L1778-L1779 (1995)

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  • [文献書誌] W.Goetz, N.M.Johnson, J.Walker, D.P.Bour, H.Amano, I.Akasaki: "Hydrogen passivation of Mg acceptors in GaN grown by metalorganic chemical vapor deposition" Applied Physics Letters. 67. 2666-2668 (1995)

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  • [文献書誌] I.Akasaki, H.Amano, S.Sota, H.Sakai, T.Tanaka, M.Koike: "Stimulated emission by current injection from an AlGaN/GaN/GaInN quantum well device" Japanese Journal of Applied Physics. 34. L1517-L1519 (1995)

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  • [文献書誌] H.Sakai, T.Koide, H.Suzuki, M.Yamaguchi, S.Yamasaki, M.Koike, H.Amano and I.Akasaki: "GaN/GaInN/GaN double heterostructure light emitting diode fabricated using plasma-assisted molecular beam epitaxy" Japanese Journal of Applied Physics. 34. L1429-L1431 (1995)

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  • [文献書誌] J.Baur, U.Kaufmann, M.Kunzer, J.Schneider, H.Amano, I.Akasaki, T.Detchprohm, K.Hiramatsu: "Photoluminescence of residual transition metal impurities in GaN" Applied Physics Letters. 67. 1140-1142 (1995)

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  • [文献書誌] H.Siege, P.Thurian, L.Eckey, A.Hoffman, C.Thomsen, B.K.Meyer, H.Amano, I.Akasaki, T.Detchprohm, K.Hiramatsu: "Spatially resolved photoluminescence and Raman scattering experiments on the GaN/sapphire interface" Applied Physics Letters. 68. 1265-1266 (1996)

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  • [文献書誌] M.Koike, S.Yamasaki, S.Nagai, N.Koide, S.Asami, H.Amano, I.Akasaki: "High-quality GaInN/GaN multiple quantum wells" Applied Physics Letters. 68. 1403-1405 (1996)

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  • [文献書誌] I.Akasaki, H.Amano: "Crystal growth of column-III nitride semiconductors and their electrical and optical properties" Journal of Crystal Growth. 163. 86-92 (1996)

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  • [文献書誌] S.Chichibu, T.Azuhata, H.Amano, I.Akasaki: "Optical properties of tensile strained wurtzite GaN epitaxial layers" Applied Physics Letters. 70. 2085-2087 (1997)

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  • [文献書誌] I.Akasaki and H.Amano: "Semiconductors and Semimetals Vol.48 Chapter 7,Organometallic Vapor-Phase Epitaxy of Gallium Nitride for High Brightness Blue Light-Emitting Diodes" Academic Press, 469 (1997)

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  • [文献書誌] I.Akasaki and H.Amano: "Semiconductors and Semimetals Vol.50 Chapter 15,Lasers" Academic Press, 517 (1998)

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  • [文献書誌] W.Goetz, N.M.Johnson, H.Amano, I.Akasaki: "Deep level defects in n-type GaN" Applied Physics Letters. 65. 463-465 (1994)

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  • [文献書誌] S.T.Kim, T.Tanaka, H.Amano, I.Akasaki: "Polarization of light from an optically pumped (Al-Ga-N)/(Ga-In-N) double heterostructure" Materials Science and Engineering. 1. L5-L7 (1994)

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  • [文献書誌] T.Tanaka, A.Watanabe, H.Amano, Y.Kobayashi, I.Akasaki, S.Yamasaki, M.Koide: "P-type conduction in Mg-doped GaN and Al_<0.08>Ga_<0.92>N grown by metalorganic vapor phase epitaxy" Applied Physics Letters. 65. 593-594 (1994)

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  • [文献書誌] I.Akasaki, H.Amano: "Widegap column-III nitride semiconductors for UN/blue light emitting devices" Journal of Electrochemical Society. 141. 2266-2271 (1994)

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  • [文献書誌] I.Akasaki, H.Amano: "Crystal growth of column-III nitrides and their applications to short wavelength light emitters" Journal of Crystal Growth. 146. 455-461 (1994)

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  • [文献書誌] S.T.Kim, D.C.Moon, H.Amano, I.Akasaki: "Polarization characteristics of stimulated emission from an optically pumped AlGaN/GaInN double heterostructure" The Korean Physical Society. 8. 111-114 (1994)

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  • [文献書誌] K.Meyer, D.Volm, A.Graber, H.C.Alt, T.Detchprohm, H.Amano, I.Akasaki: "Shallow donors in GaN-The binding energy and the electron effective mass" Solid State Communcations. 95. 597-600 (1995)

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  • [文献書誌] D.Volm, T.Streibl, B.K.Meyer, T.Detchprohm, H.Amano, I.Akasaki: "Magneto-optical investigation of the neutral donor bound exciton in GaN" Solid State Communications. 96. 53-56 (1995)

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  • [文献書誌] M.Drechsler, D.M.Hoffman, B.K.Meyer, T.Detchprohm, H.Amano, I.Akasaki: "Determination of the conduction band electron effective mass in hexagonal GaN" Japanese Journal of Applied Physics. 34. L1778-L1779 (1995)

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  • [文献書誌] W.Goetz, N.M.Johnson, J.Walker, D.P.Bour, H.Amano, I.Akasaki: "Hydrogen passivation of Mg acceptors in GaN grown by metalorganic chemical vapor deposition" Applied Physics Letters. 67. 2666-2668 (1995)

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  • [文献書誌] I.Akasaki, H.Amano, S.Sota, H.Sakai, T.Tanaka, M.Koike: "Stimulated emission by current injection from an AlGaN/GaN/GaInN quantum well device" Japanese Journal of Applied Physics. 34. L1517-L1519 (1995)

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  • [文献書誌] H.Sakai, T.Koide, H.Suzuki, M.Yamaguchi, S.Yamasaki, M.Koike, H.Amano and I.Akasaki: "GaN/GaInN/GaN double heterostructure light emitting diode fabricated using plasma-assisted molecular beam epitaxy" Japanese Journal of Applied Physics. 34. L1429-L1431 (1995)

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  • [文献書誌] J.Baur, U.Kaufmann, M.Kunzer, J.Schneider, H.Amano, I.Akasaki, T.Detchprohm, K.Hiramatsu: "Photoluminescence of residual transition metal impurities in GaN" Applied Physics Letters. 67. 1140-1142 (1995)

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  • [文献書誌] H.Siege, P.Thurian, L.Eckey, A.Hoffman, C.Thomsen, B.K.Meyer, H.Amano, I.Akasaki, T.Detchprohm, K.Hiramatsu: "Spatially resolved photoluminescence and Raman scattering experiments on the GaN/sapphire interface" Applied Physics Letters. 68. 1265-1266 (1996)

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  • [文献書誌] M.Koike, S.Yamasaki, S.Nagai, N.Koide, S.Asami, H.Amano, I.Akasaki: "High-quality GaInN/GaN multiple quantum wells" Applied Physics Letters. 68. 1403-1405 (1996)

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  • [文献書誌] S.Chichibu, T.Azuhata, H.Amano, I.Akasaki: "Optical properties of tensile strained wurtzite GaN epitaxial layrs" Applied Physics Letters. 70. 2085-2087 (1997)

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  • [文献書誌] I.Akasaki and H.Amano: Semiconductors and Semimetals Vol.48 Chapter7, Organometallic Vapor-Phase Epitaxy of Gallium Nitride for High Brightness Blue Light-Emitting Diodes. Academic Press, 469 (1997)

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  • [文献書誌] I.Akasaki and H.Amano: Semiconductors and Semimetals Vol.50 Chapter15, Lasers. Academic Press, 517 (1998)

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      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Sakai et al.: "GaN/GaInN/GaN double heterostmcure light emitting disde fabricated using plasma-assisted molecular feam epitaxy" Japanese foumal of Applied Physics. 34. L1429-L1431 (1995)

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      1995 実績報告書
  • [文献書誌] I. Akasaki et al.: "Stinulated euisleon by current iyection from an AlGaN/GoN/GaInN qucentum well deucl" Japanese fournal of Applied Physics. 34. L1517-L1519 (1995)

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      1995 実績報告書
  • [文献書誌] H. Amano et al.: "Fabrication and properties of AlGaN/GUN clouble hetoristructure grown on 6H-Sic(0001)si" Proc. Mater. Res. Soc. 1995 Boston. (to be published).

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      1995 実績報告書
  • [文献書誌] H. Amano et al.: "Issues for realizing practical laser diode based on group III nifndes" Proc. ISBLLED 1996, Chiba. (to be published).

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      1995 実績報告書
  • [文献書誌] I. Akasaki et al.: "Recent progrees of orystal grxth, orduchvity control, and light emitterls column III mitrides, and futhre prospects of Nuitride Rased lasen ditde" Proc. ICSCRM-95, 1995, Kyoto. (to be published).

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      1995 実績報告書
  • [文献書誌] I. Akasaki et al.: "Present and Juture of group III nitride semucorduotors" Proc. ISCS-22, 1995, Cheju. (to be published).

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      1995 実績報告書
  • [文献書誌] S.Yawasaki,S.Asami,N.shibata,M.Koike,K.Manabe,T.Tanaka,H.Amano.: "P-type conduction in Mg・doped Ga0.91 lno.09N grown by wetalorgaui C vapor phase epitasy." Applied Phyics Lettrs. 66. 1112-1113 (1995)

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      1994 実績報告書
  • [文献書誌] M.Inanori,H.Sakai,T.Tanaka,H.Amano,I.Akasaki: "Direct patterning of the curreut confinemant structure p-rype column-III nitrides by low-enevgy electou beanimadahon" Japanese Journal of Applied Plrysics. (1995)

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      1994 実績報告書

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公開日: 1994-04-01   更新日: 2016-04-21  

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