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負性電子親和力・GaN/AlN超格子による次世代電子エミッターの開発

研究課題

研究課題/領域番号 11555094
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 電子デバイス・機器工学
研究機関三重大学

研究代表者

平松 和政  三重大学, 工学部, 教授 (50165205)

研究分担者 只友 一行  三菱電線工業(株), 情報通信・フォトニクス研究所, 主席研究員
元垣内 敦司  三重大学, 工学部, 助手 (00303751)
三宅 秀人  三重大学, 工学部, 助教授 (70209881)
研究期間 (年度) 1999 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
6,800千円 (直接経費: 6,800千円)
2001年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2000年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
1999年度: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
キーワード窒化ガリウム / ピラミッド構造 / 選択成長 / 有機金属帰気相成長法 / 電子エミッター / 横方向成長 / GaN / AlN超格子 / ドライエッチング / AlN / GaN超格子 / 有機金属気相成長法
研究概要

本研究ではGaN/AlN超格子構造を有するピラミッド構造の電子エミッターを作製するために以下のような知見を得ることができた。
(1)選択成長によるピラミッド構造の作製方法と先鋭化条件
(2)ファセット制御選択横方向成長による高品質下地GaN基板の作製方法
(3)反応性イオンエッチングによる微細構造作製方法
(4)GaN/AlN超格子構造作製の可能性
具体的な成果を以下に示す。
(1)選択成長によるピラミッド構造の作製方法と先鋭化条件
GaN/AlN超格子構造によるピラミッド構造作製を作製するために、GaNでピラミッド構造を減圧MOVPE法で作製し、先鋭化条件の検討を行った。先鋭化したピラミッド構造を作製するためには高い圧力または低い温度で{1-101}ファセットが現われやすい条件で成長を行えばよいことが明らかになった。
(2)ファセット制御選択横方向成長による高品質下地GaN基板の作製方法
(1)で得られたファセット制御に関する知見を応用して、下地GaN基板の高品質化を行った。ファセットによってサファイア基板からの貫通転位が折れ曲がることを利用して、2段階のファセット制御による選択横方向成長を行い、転位密度が106cm^<-2>台である低転位密度の下地GaN基板を得ることができた。
(3)反応性イオンエッチングによる微細構造作製方法
より微細なピラミッド構造を得るためには、選択成長前のパターン作製において反応性イオンエッチングを用いることが有効である。GaNのドライエッチング中に発光するプラズマの発光スペクトルを測定することで、エッチング深さの制御が容易になることを見出した。
(4)GaN/AlN超格子構造作製の可能性
GaN/AlN超格子構造を作製するための基礎的検討として、AlN上へのGaNエピタキシャル成長を行い、決勝成長条件の検討を行った。高品質なAlN基板上にクラックが少ないGaNエピタキシャル層を得ることに成功した。この結果を利用することで、GaN/AlN超格子構造の作製が可能になるものと考えられる。

報告書

(3件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (25件)

  • [文献書誌] Hideto Miyake et al.: "Effects of reactor pressure on epitaxial lateral overgrowth of GaN via low-pressure metalorganic vapor phase epitaxy"Japanese Journal of Applied Physics. 38 9A/B. L1000-L1002 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kazumasa Hiramatsu et al.: "Recent progress in selective area growth and epitaxial lateral overgrowth of III-nitrides : effects of reactor pressure in MOVPE growth"Physica Status Solidi(a). 176 No.1. 535-543 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kazumasa Hiramatsu et al.: "Fabrication and characterization of low defect density GaN using facet controlled epitaxial lateral overgrowth (FACELO)"Journal of Crystal Growth. 221 No.1. 316-326 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hideto Miyake et al.: "Reduction of dislocation density in GaN by facet controlled ELO"Proceedings of International Conference on Nitride Workshop, IPAP Conf. Ser.1. 324-327 (2000)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kazumasa Hiramatsu et al.: "Effects of reactor pressure in MOVPE growth and fabrication of GaN dot structure using facet controlled technique"Proc. the fifth symposium on atomic-scale surface and interface dynamics. 101-104 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yoshiaki Honda et al.: "Transmission electron microscopy investigation of dislocations in GaN layer grown by facet-controlled epitaxial lateral overgrowth"Japanese Journal of Applied Physics. 40 4A. L309-L312 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Harumasa Yoshida et al.: "In situ monitoring of GaN reactive ion etching by optical emission spectroscopy"Japanese Journal of Applied Physics. 40 4A. L313-L315 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hideto Miyake et al.: "Fabrication and Optical Characterization of Facet-Controlled ELO (FACELO) GaN by LP-MOVPE"Physica Status Solidi(a). 188 No.2. 725-728 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kazumasa Hiramatsu: "Recent developments in selective area growth and epitaxial lateral overgrowth of III-nitrides"Proceedings of 28th International Symposium on Compound Semiconductors. (印刷中).

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hideto Miyake et al.: "Effects of reactor pressure on epitaxial lateral overgrowth of GaN via low-pressure metalorganic vapor phase epitaxy"Japanese Journal of Applied Physics. 38. L1000-L1002 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kazumasa Hiramatsu et al.: "Recent progress in selective area growth and epitaxial lateral overgrowth of III-nitrides : effects of reactor pressure in MOVPE growth"Physica Status Solidi. 176. 535-543 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kazumasa Hiramatsu et al.: "Fabrication and characterization of low defect density GaN using facet controlled epitaxial lateral overgrowth (FACELO)"Journal of Cristal Growth. 221. 316-326 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hideto Miyake et al.: "Reduction of dislocation density in GaN by facet controlled ELO"Proceedings of International Conference on Nitride Workshop, IPAP Conf. Ser. 1. 324-327 (2000)

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    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kazumasa Hiramatsu et al.: "Effects of reactor pressure in MOVPE growth and fabrication of GaN dot structure using facet controlled technique"Proc. the fifth symposium on atomic-scale surface and interface dynamics. 101-104 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yoshiaki Honda et al.: "Transmission electron microscopy investigation of dislocations in GaN layer grown by facet-controlled epitaxial lateral overgrowth"Japanese Journal of Applied Physics. 40. L309-L312 (2001)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Harumasa Yoshida et al.: "In situ monitoring of GaN reactive ion etching by optical emission spectroscopy"Japanese Journal of Applied Physics. 40. L313-L315 (2001)

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    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hideto Miyake et al.: "Fabrication and Optical Characterization of Facet-Controlled ELO (FACELO) GaN by LP-MOVPE"Physica Status Solidi (a). 188. 725-728 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kazumasa Hiramatsu: "Recent developments in selective area growth and epitaxial lateral overgrowth of III-nitrides"Proceedings of 28th International Symposium on Compound Semiconductors. (To be published).

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    • 関連する報告書
      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Yoshiaki Honda et al.: "Transmission Electron Microscopy Investigation of Dislocations in GaN Layer Grown by Facet-Controlled Epitaxial Lateral Overgrowth"Japanese Journal of Applied Physics. 40. L309-L312 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Harumasa Yoshida et al.: "In Situ Monitoring of GaN Reactive Ion Etching by Optical Emission Spectroscopy"Japanese Journal of Applied Physics. 40. L313-L315 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Hideto Miyake et al.: "Fabrication and Optical Characterization of Facet-Controlled ELO(FACELO)GaN by LP-MOVPE"Physica Status Solidi(a). 188No.2. 725-728 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Kazumasa Hiramatsu: "Recent developments in selective area growth and epitaxial lateral overgrowth of III-nitrides"Proceedings of 28th International Symposium on Compound Semiconductors. (印刷中).

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] K.Hiramatsu: "Fabrication and characterization of low defect density GaN using facet-controlled epitaxial lateral overgrowth (FACELO)"Journal of Crystal Growth. Vol.221. 316-326 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] H.Miyake: "Reduction of dislocation density in GaN by Facet controlled ELO"Proc.Int.Workshop on Nitride Semiconductors IPAP Conf.. Series1. 324-327 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] M.Ohnishi: "Effects of Reactor Pressure in MOVPE Growth and Fabrication of GaN Dot Structure using Facet Controlled Technique"Proceedings of the Fifth Symposium on Atomic-scale Surface and Interface Dynamics. (印刷中).

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2016-04-21  

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