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超ワイドギャップAlN系半導体の超高温エピタキシャル成長による低転位化とデバイス

研究課題

研究課題/領域番号 15206003
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
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

天野 浩  名城大学, 理工学部, 教授 (60202694)

研究分担者 上山 智  名城大学, 理工学部, 助教授 (10340291)
研究期間 (年度) 2003 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
47,840千円 (直接経費: 36,800千円、間接経費: 11,040千円)
2005年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2004年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2003年度: 40,040千円 (直接経費: 30,800千円、間接経費: 9,240千円)
キーワードAIN / 県外レーザダイオード / 紫外発光ダイオード / ELO / サファイア / 紫外フォトダイオード / 超高温MOVPE / AlN / 紫外レーザダイオード / ホモエピタキシャル成長
研究概要

GaN系およびGaInN系ナイトライドは本申請者等が開発した低温堆積層によるサファイア基板の表面制御法が世界標準となり、既に青色LED、緑色LED、白色LEDや紫色LDなどへ応用され、実用化している。ナイトライドの応用は可視先に留まらない。癌細胞・殺菌への照射死滅・DNA選別、近視治療、皮膚病治療など生体応用、色彩制御型高効率・長寿命・高性能照明等への応用、エキシマレーザを代替する超高精細加工等、紫外〜深紫外発光素子はAIN系ナイトライドによってのみ実現可能である。従来、AIN系ナイトライドは1,200℃程度で製膜が行われていたが、本申請者は独自の表面泳動の実験より、高品質エピタキシャルAIN膜を得るためには、(1)AIN基板上に製膜すること、および(2)1,800℃以上の高温で製膜することが必要であることを見出した。
本研究の目的は、超ワイドギャップAIN系半導体の開発のため、
1.AIN基板の開発
2.AIN基板上への超高温MOVPE法による低転位AIN薄膜の成長、および
3.低転位AIN薄膜上へのAlGaN量子構造による深紫外発光・受光素子の開発を目指した。
平成15年度後半に超高温MOVPE装置を導入して高温での成長方法を検討し、イビデン(株)の協力を得て、特に高温・アンモニア耐性部品の開発に努めた。また昇華法を用いてSiC基板上および自然核発生にてバルクAIN単結晶を成長した。平行して従来の通常温度MOVPE装置を用いて、横方向成長(ELO)を利用した紫外発光素子用低転位AlGaNの成長およびレーザダイオード(LD)の試作を行い、サファイア上では世界最短波長のLDを実現した。平成16年度には超高温MOVPE装置による厚膜AINの成長を行った。平成17年度には、ELOを利用して、サファイア基板上への低転位AIN成長に成功した。

報告書

(4件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2006 2005 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (20件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件) 文献書誌 (5件)

  • [雑誌論文] Microstructure of thick AIN grown on sapphire by high-temperature MOVPE2006

    • 著者名/発表者名
      M.Imura, K.Nakano, T.Kitano, N.Fujimoto, N.Okada, K.Balakrishnan, M.Iwaya, S.Kamiyama, H.Amano, I.Akasaki, K.Shimono, T.Noro, T.Takagi, A.Bandoh
    • 雑誌名

      Physica Status Solide (a) 233

      ページ: 1626-1631

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Growth of high-quality AIN with high growth rate by high-temperature MOVPE2006

    • 著者名/発表者名
      N.Fujimoto, T.Kitano, G.Narita, N.Okada, K.Balakrishnan, M.Iwaya, S.Kamiyama, H.Amana, I.Akasaki, K.Shimono, T.Noro, T.Takagi, A.Bandoh
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi (c) 3

      ページ: 1617-1619

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Thermodynamic Aspects of Growth of AlGaN by High-Temperature Metal Organic Vapor Phase Epitaxy2006

    • 著者名/発表者名
      N.Okada, N.Fujimoto, T.Kiano, G.Narita, M.Imura, K.Balakrishnan, M.Iwaya, S.Kamiyama, H.Amano, I.Akasaki, K.Shimono, T.Noro, T.Takagi, A.Bandoh
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied physics 45、No.4a

      ページ: 2502-2504

    • NAID

      40007227457

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Microstructure of thick AlN grown on sapphire by high-temperature MOVPE2006

    • 著者名/発表者名
      M.Imura, K.Nakano, T.Kitano, N.Fujimoto, N.Okada, K.Balakrishnan, M.Iwaya, S.Kamiyama, H.Amano, I.Akasaki, K.Shimono, T.Noro, T.Takagi, A.Bandoh
    • 雑誌名

      Physica.Status Solidi (a) 233

      ページ: 1626-1631

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Growth of high-quality AlN with high growth rate by high-temperature MOVPE2006

    • 著者名/発表者名
      N.Fujimoto, T.Kitano, G.Narita, N.Okada, K.Balakrishnan, M.Iwaya, S.Kamiyama, H.Amano, I.Akasaki, K.Shimono, T.Noro, T.Takagi, A.Bandoh
    • 雑誌名

      Physica.Status Solidi (c) 3

      ページ: 1617-1619

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Thermodynamic Aspects of Growth of AlGaN by High-Temperature Metal Organic Vapor Phase Epitaxy2006

    • 著者名/発表者名
      N.Okada, N.Fujimoto, T.Kitano, G.Narita, M.Imura, K.Balakrishnan, M.Iwaya, S.Kamiyama, H.Amano, I.Akasaki, K.Shimono, T.Noro, T.Takagi, A.Bandoh
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 45, No.4a

      ページ: 2502-2504

    • NAID

      40007227457

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Microstructure of thick AlN grown on sapphire by high-temperature MOVPE2006

    • 著者名/発表者名
      M.Imura, K.Nakano, T.Kitano, N.Fujimoto, N.Okada, K.Balakrishnan, M.Iwaya, S.Kamiyama, H.Amano, I.Akasaki, K.Shimono, T.Noro, T.Takagi, A.Bandoh
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi (To be published)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Growth of High-Quality AlN with High Growth Rate by High Temperature MOVPE2006

    • 著者名/発表者名
      N.Fujimoto, T.Kitano, G.Narita, N.Okada, K.Balakrishnan, M.Iwaya, S.Kamiyama, H.Amano, I.Akasaki, K.Shimono, T.Noro, T.Takagi, A.Bandoh
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi (To be published)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Thermodynamic Aspects of Growth of AlGaN by High-Temperature Metal Organic Vapor Phase Epitaxy2006

    • 著者名/発表者名
      N.Okada, N.Fujimoto, T.Kitano, G.Narita, M.Imura, K.Balakrishnan, M.Iwaya, S.Kamiyama, H.Amano, I.Akasaki, K.Shimono, T.Noro, T.Takagi, A.Bandoh
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 45,No.4a(未定)

    • NAID

      40007227457

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] High-Efficiency Nitride-Based Light-Emitting Diodes with Moth-Eye Structure2005

    • 著者名/発表者名
      H.Kasugai, Y.Miyake, A.Honshio, S.Mishima, T.Kawashima, K.Iida, M.Iwaya, S.Kamiyama, H.Amano, I.Akasaki, H.Kinoshita, H.Shiomi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 44,No.10

      ページ: 7414-7417

    • NAID

      130004766017

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Laser Diode of 350.9nm wavelength Grown on Sapphire substrate by MOVPE2004

    • 著者名/発表者名
      K.Iida, T.Kawashima, A.Miyazaki, H.Kasugai, S.Mishima, A.Honshio, Y.Miyake, M.Iwaya, S.Kamiyama, H.Amano, I.Akasaki
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth 272

      ページ: 270-273

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] High-quality Al_<0.12>Ga_<0.88>N with low dislocation density grown on facet-controlled Al_<0.12>Ga_<0.88>N by MOVPE2004

    • 著者名/発表者名
      T.Kawashima, K.Iida, Y.Miyake, A.Honshio, H.Kasugai, M.Imura, M.Iwaya, S.Kamiyama, H.Amano, I.Akasaki
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth 272

      ページ: 377-380

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Study on the Seeded Growth of AIN Bulk Crystals by Sublimation2004

    • 著者名/発表者名
      K.Balakrishnan, M.Iwaya, S.Kamiyama, H.Amano, I.Akasaki, T.Takagi, T.Noro
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 43

      ページ: 7448-7453

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Defect and stress control of AIGaN for fabrication of high performance UV light emitters2004

    • 著者名/発表者名
      H.Amano, A.Miyazaki, K.Iida, T.Kawashima, M.Iwaya, S.Kamiyama, I.Akasaki, R.Liu, A.Bell, F.A.Ponce
    • 雑誌名

      Physica.Status solidi (a) (a)201

      ページ: 2679-2685

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Laser Diode of 350.9nm wavelength grown on sapphire substrate by MOVPE2004

    • 著者名/発表者名
      K.Iida, T.Kawashima, A.Miyazaki, H.Kasugai, S.Mishima, A.Honshio, Y.Miyake, M.Iwaya, S.Kamiyama, H.Amano, I.Akasaki
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth 272

      ページ: 270-273

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Study on the Seeded Growth of AlN Bulk Crystals by Sublimation2004

    • 著者名/発表者名
      K.Balakrishnan, M.Iwaya, S.Kamiyama, H.Amano, I.Akasaki, T.Takagi, T.Noro
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 43

      ページ: 7448-7453

    • NAID

      10014029896

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Defect and stress control of AlGaN for fabrication of high performance UV light emitters2004

    • 著者名/発表者名
      H.Amano, A.Miyazaki, K.Iida, T.Kawashima, M.Iwaya, S.Kamiyama, I.Akasaki, R.Liu, A.Bell, F.A.Ponce
    • 雑誌名

      Physica.Status Solidi (a) 201

      ページ: 2679-2685

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Defect and stress control of AlGaN for fabrication of high performance UV light emitters2004

    • 著者名/発表者名
      H.Amano, A.Miyazaki, K.Iida, T.Kawashima, M.Iwaya, S.Kamiyama, I.Akasaki, R.Liu, A.Bell, F.A.Ponce
    • 雑誌名

      Physica.Status Solidi (a)201

      ページ: 2679-2685

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Platelet Inversion Domains Induced by Mg-Doping in ELOG AlGaN Films2004

    • 著者名/発表者名
      R.Liu, F.A.Ponce, D.Cherns, H.Amano, I.Akasaki
    • 雑誌名

      Materials Research Society Symposium Proceedings 798

      ページ: 765-770

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Spatial variation of luminescence from AlGaN grown by facet controlled epitaxial lateral overgrowth2004

    • 著者名/発表者名
      A.Bell, R.Liu, U.K.Parasuraman, F.A.Ponce, S.Kamiyama, H.Amano, I.Akasaki
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      ページ: 3417-3419

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [図書] "Nitride Semiconductors", Handbook on Materials and Devices, Edited by P.Ruterana,M.Albrecht,J.Neugebauer2003

    • 著者名/発表者名
      H.Amano
    • 総ページ数
      664
    • 出版者
      Wiley-VCH Verlag GmbH&Co. KGaA, Weinheim
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [産業財産権] 窒化物系化合物半導体の製造方法2005

    • 発明者名
      天野 浩
    • 権利者名
      名城大学
    • 出願年月日
      2005-11-14
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Amano, S.Takanami, M.Iwaya, S.Kamiyama, I.Akasaki: "Group-III Nitride-Based UV-Light Emitting Devices"Phys.Stat.Sol.(a). 195. 491-495 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] R.Liu' A.Bell, F.Ponce, D.Cherns, H.Amano, I.Akasaki: "Distinct Magnesium Incorporation Behavior in Laterally Grown AlGaN"Mat.Res.Soc.Symp.Proc.. 743. 27-34 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] D.Cherns, Y.Wang, R.Liu, F.Ponce, H.Amano, I.Akasaki: "Hollow Core Dislocations in Mg-Doped AlGaN"Mat.Res.Soc.Symp.Proc.. 743. 609-614 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] E.Valcheva, T.Paskova, G.Z.Radnoczi, L.Hultman, B.Monemar, H.Amano, I.Akasaki: "Growth-induced defects in AlN/GaN superlattices with different periods"PHYSICA B. 340-342. 1129-1132 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] H.Amano: ""Nitride Semiconductors",Handbook on Materials and Devices,"Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.KGaA, Weinheim(Edited by P.Ruterana, M.Albrecht, J.Neugebauer). 664 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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