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AlGaN系窒化物半導体の非極性面結晶成長に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 11J10845
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 応用物性・結晶工学
研究機関三重大学

研究代表者

宮川 鈴衣奈  三重大学, 大学院・工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2011 – 2012
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
700千円 (直接経費: 700千円)
2011年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワードAlN / 界面層 / MOVPE / AlGaN / 初期核 / 転位密度
研究概要

深紫外光デバイスへの応用が期待されている波長250から300nmをターゲットとした受発光素子の開発を目指して,高Al組成のAlGaN膜について転位密度が10^7cm^<-2>台以下の高品質な結晶の成長技術の確立を目的とした.AlGaN系デバイスの高性能化には,下地層として多く用いられているAlN膜の高品質化が必須であるが,AlN成長では横方向成長速度が小さいために高品質化が困難である.そこで,サファイア界面での成長制御の重要性に着目し,高品質なAlN膜を得るために有効な界面初期核制御を行い,さらには,高品質なAlN膜上AlGaN膜が得られる方法を検討することを2011年度の具体的研究計画とした.
サファイア基板上AlN膜の高品質化に向けて,成長温度を変化させたAlN核形成層について,X線回折測定法,X線光電子分光法,X線反射率法,原子間力顕微鏡観察により詳細に評価したところ,サファイアとAlNの間に界面層であるAlONを形成することが明らかとなり,その界面層は成長温度が上がるにつれて形成が顕著であることが分かった.同時に,成長温度変化により核形成層のグレインサイズ,tilt揺らぎ,及び界面層を制御出来ることから,その後形成するAlN膜の結晶性,極性も制御可能であることを見出した.最適な条件を検討した結果,螺旋転位密度が10^6cm^<-2>台前半の結晶性が良好,且つ表面平坦性の良好なAlN膜を得ることが出来,高品質で平坦なAl極性のAlN膜を得るには,インバージョンドメインの消滅と,tilt揺らぎの小さな核形成層の形成という,界面での制御が重要であることが示された.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

AlGaN系深紫外デバイス応用のための下地層であるAlN膜の結晶成長において,界面制御に関する知見を得、高品質なAlN膜を得ることが出来た.しかしながら,AlGaN膜の伝導性制御を実現するまでは至らず,課題が残った.

報告書

(1件)
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (18件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Microstructure of AlN grown on a nucleation layer on sapphire substrate2012

    • 著者名/発表者名
      R.Miyagawa, S.Yang, H.Miyake, K.Hiramatsu, T.Kuwahara, M.Mitsuhara, N.Kuwano
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Express

      巻: Volime 5 No.2 号: 2 ページ: 025501-025501

    • DOI

      10.1143/apex.5.025501

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of carrier gas and growth temperature on MOVPE growth of AlN2012

    • 著者名/発表者名
      R.Miyagawa, S.Yang, H.Miyake, H.Hiramatsu
    • 雑誌名

      Phys.Status Solidi

      巻: vol.9 号: 3-4 ページ: 499-502

    • DOI

      10.1002/pssc.201100712

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of crack-free thick AlN film on a-plane sapphire by low-pressure HVPE2012

    • 著者名/発表者名
      Y.Takagi, R.Miyagawa, H.Miyake, K.Hiramatsu
    • 雑誌名

      Phys.Status Solidi

      巻: vol.9 号: 3-4 ページ: 576-579

    • DOI

      10.1002/pssc.201100797

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] エピタキシャルAlN膜のラマン散乱分光による評価2011

    • 著者名/発表者名
      楊士波, 宮川鈴衣奈, 三宅秀人, 平松和政, 播磨弘
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: Volume 111 No.44

    • NAID

      110008726012

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of carrier gas and temperature on MOVPE growth of AlN2011

    • 著者名/発表者名
      R.Miyagawa, S.Yang, H.Miyake, K.Hiramatsu
    • 雑誌名

      30th Electronic Materials Symposium

      巻: Th2-3

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of crack-free thick AlN film on a-plane sapphire by low-pressure HVPE2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Takagi, R.Miyagawa, H.Miyake, K.Hiramatsu
    • 雑誌名

      30th Electronic Materials Symposium

      巻: Th2-7

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] サファイア基板上へのAlNのMOVPE成長における中間層制御2011

    • 著者名/発表者名
      宮川鈴衣奈, 楊士波, 三宅秀人, 平松和政, 桑原崇彰, 光原昌寿, 桑野範之
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: Volume 111 No.290

    • NAID

      10031103293

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] MOVPE法によるAlN成長におけるサファイア界面制御とTEM観察2012

    • 著者名/発表者名
      宮川鈴衣奈, 楊士波, 三宅秀人, 平松和政, 桑原崇彰, 光原昌寿, 桑野範之
    • 学会等名
      第59回応用物理学会関係連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2012-03-16
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] MOVPE法によるAlN成長におけるサファイア界面の制御とTEM観察2011

    • 著者名/発表者名
      宮川鈴衣奈, 楊士波, 三宅秀人, 平松和政, 桑原崇彰, 光原昌寿, 桑野範之
    • 学会等名
      第6回窒化物半導体の高品質結晶成長とその素子応用
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2011-12-26
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] MOVPE法による窒化物半導体の結晶成長及び界面制御に関する研究2011

    • 著者名/発表者名
      宮川鈴衣奈
    • 学会等名
      第33回CUTEセミナー
    • 発表場所
      三重大学
    • 年月日
      2011-12-21
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] AlNのMOVPE成長におけるサファイア界面の制御とTEM観察2011

    • 著者名/発表者名
      宮川鈴衣奈, 楊士波, 三宅秀人, 平松和政, 桑原崇彰, 光原昌寿, 桑野範之
    • 学会等名
      応用物理学会結晶工学分科会2011年年末講演会
    • 発表場所
      学習院大学
    • 年月日
      2011-12-15
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] HVPE growth of crack-free thick AlN films on trench-patterned AlN on a-plane sapphire2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Takagi, R.Miyagawa, H.Miyake, K.Hiramatsu
    • 学会等名
      The 1^<st> International Symposium for Sustainability by Engineering at MIU
    • 発表場所
      Mie, Japan
    • 年月日
      2011-12-01
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Stress in epitaxial AlN films characterized by raman scattering spectroscopy2011

    • 著者名/発表者名
      S.Yang, R.Miyagawa, H.Miyake, K.Hiramatsu, H.Harima
    • 学会等名
      The 1^<st> International Symposium for Sustainability by Engineering at MIU
    • 発表場所
      Mie, Japan
    • 年月日
      2011-12-01
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] サファイア基板上へのAlNのMOVPE成長における中間層制御2011

    • 著者名/発表者名
      宮川鈴衣奈, 楊士波, 三宅秀人, 平松和政, 桑原崇彰, 光原昌寿, 桑野範之
    • 学会等名
      電子情報通信学会
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2011-11-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 溝加工AlN上でのMOVPE法におけるAlN成長速度の異方性2011

    • 著者名/発表者名
      楊士波, 宮川鈴衣奈, 三宅秀人, 平松和政, 播磨弘
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学
    • 年月日
      2011-08-31
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] AlNのMOVPE成長におけるキャリアガスの影響2011

    • 著者名/発表者名
      宮川鈴衣奈, 楊士波, 三宅秀人, 平松和政
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学
    • 年月日
      2011-08-30
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 減圧HVPE法による周期溝加工AlN/a面Sapphire上への厚膜AlN成長2011

    • 著者名/発表者名
      高木雄太, 宮川鈴衣奈, 三宅秀人, 平松和政
    • 学会等名
      第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形大学
    • 年月日
      2011-08-30
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] サファイア上へのAlN成長における界面層の評価と極性制御2011

    • 著者名/発表者名
      宮川鈴衣奈, 三宅秀人, 平松和政
    • 学会等名
      特定領域研究「窒化物光半導体のフロンティア-材料潜在能力の極限発見-」最終成果報告公開シンポジウム
    • 発表場所
      東京ガーデンパレス
    • 年月日
      2011-08-03
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Influence of carrier gas and growth temperature on MOVPE growth of AlN2011

    • 著者名/発表者名
      R.Miyagawa, S.Yang, H.Miyake, K.Hiramatsu
    • 学会等名
      9^<th> International Conference on Nitride Semicond uctors (ICNS-9)
    • 発表場所
      Glasgow, UK
    • 年月日
      2011-07-11
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of crack-free thick AlN film on a-plane sapphire by low-pressure HVPE2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Takagi, R.Miyagawa, H.Miyake, K.Hiramatsu
    • 学会等名
      9^<th> International Conference on Nitride Semiconductors (ICNS-9)
    • 発表場所
      Glasgow, UK
    • 年月日
      2011-07-11
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Effects of carrier gas and temperature on MOVPE growth of AlN2011

    • 著者名/発表者名
      R.Miyagawa, S.Yang, H.Miyake, K.Hiramatsu
    • 学会等名
      30^<th> Electronic Materials Symposium (EMS-30)
    • 発表場所
      Shiga, Japan
    • 年月日
      2011-06-30
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of crack-free thick AlN film on a-plane sapphire by low-pressure HVPE2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Takagi, R.Miyagawa, H.Miyake, K.Hiramatsu
    • 学会等名
      30^<th> Electronic Materials Symposium (EMS-30)
    • 発表場所
      Shiga, Japan
    • 年月日
      2011-06-30
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Study on interface for AlN growth on sapphire substrate2011

    • 著者名/発表者名
      R.Miyagawa, S.Yang, H.Miyake, K.Hiramatsu
    • 学会等名
      5^<th> Asia-Pacific Workshop on Widegap Semiconductors (APWS-5)
    • 発表場所
      Mie, Japan
    • 年月日
      2011-05-23
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Raman scattering spectroscopy of residual stresses in epitaxial AlN films2011

    • 著者名/発表者名
      S.Yang, R.Miyagawa, H.Miyake, K.Hiramatsu, H.Harima
    • 学会等名
      5^<th> Asia-Pacific Workshop on Widegap Semiconductors (APWS-5)
    • 発表場所
      Mie, Japan
    • 年月日
      2011-05-23
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] エピタキシャルAlN膜のラマン散乱分光による評価2011

    • 著者名/発表者名
      楊士波, 宮川鈴衣奈, 三宅秀人, 平松和政, 播磨弘
    • 学会等名
      電子情報通信学会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2011-05-19
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考] オプトエレクトロニクス研究室

    • URL

      http://www.opt.elec.mie-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考] 極限ナノエレクトロニクスセンター

    • URL

      http://www.cute.rc.mie-u.ac.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

URL: 

公開日: 2011-12-12   更新日: 2024-03-26  

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