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大型バルクGaN単結晶の開発に向けた結晶成長機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15K17459
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 結晶工学
研究機関三重大学

研究代表者

河村 貴宏  三重大学, 工学研究科, 助教 (80581511)

研究協力者 森川 良忠  大阪大学, 工学研究科, 教授
森 勇介  大阪大学, 工学研究科, 教授
吉村 政志  大阪大学, レーザーエネルギー学研究センター, 教授
今出 完  大阪大学, 工学研究科, 准教授
柿本 浩一  九州大学, 応用力学研究所, 教授
寒川 義裕  九州大学, 応用力学研究所, 教授
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2015年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード窒化ガリウム / 結晶成長 / 第一原理計算 / Naフラックス成長 / OVPE成長 / 不純物
研究成果の概要

本研究では大型バルクGaN単結晶の開発に向け、Naフラックス法とOVPE法における結晶成長機構を明らかにすることを目的として、第一原理計算を用いた数値解析により、(1)Naフラックス成長におけるC添加による成長速度増加メカニズムの解明と(2)OVPE法における表面反応過程と結晶成長過程の解明、の2つの研究を行った。その結果、(1)ではC添加Naフラックス溶液中で安定に存在するCNイオンが結晶表面近傍ではC-N結合が分解しやすくなることを明らかにした。また(2)ではOVPE成長条件下における安定な結晶表面楮の解析を行い、結晶表面からのO不純物の脱離エネルギーの解析を行った。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] First-principles study of the surface phase diagrams of GaN(0001) and (000-1) under the oxide vapor phase epitaxy growth conditions2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kawamura, A. Kitamoto, M. Imade, M. Yoshimura, Y. Mori, Y. Morikawa, Y. Kangawa, and K. Kakimoto
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi B

      巻: 印刷中 号: 8 ページ: 1600706-1600706

    • DOI

      10.1002/pssb.201600706

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Mechanism for enhanced single-crystal GaN growth in the C-assisted Na-flux method2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kawamura, H. Imabayashi, M. Maruyama, M. Imade, M. Yoshimura, Y. Mori, and Y. Morikawa
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 9 号: 1 ページ: 015601-015601

    • DOI

      10.7567/apex.9.015601

    • NAID

      210000137759

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] OVPE成長条件下におけるGaN表面構造およびO不純物の脱離エネルギーの解析2018

    • 著者名/発表者名
      河村貴宏、北本啓、今出完、吉村政志、森勇介、森川良忠、寒川義裕、柿本浩一
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] OVPE成長条件下におけるGaN非極性表面構造の第一原理計算2017

    • 著者名/発表者名
      河村貴宏,北本啓,今出完,吉村政志,森勇介,森川良忠,寒川義裕,柿本浩一
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 第一原理計算を用いたOVPE成長中の半極性GaN表面構造の解析2017

    • 著者名/発表者名
      河村貴宏、北本啓、今出完、吉村政志、森勇介、森川良忠、寒川義裕、柿本浩一
    • 学会等名
      第46回結晶成長国内会議
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] First-principles study of semipolar GaN (10-11) surfaces under oxide vapor phase epitaxy growth conditions2017

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Kawamura, Akira Kitamoto, Mamoru Imade, Masashi Yoshimura, Yusuke Mori, Yoshitada Morikawa, Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto
    • 学会等名
      The E-MRS 2017 Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] First-Principles Study of Non-Polar GaN Surfaces under the OVPE Growth Conditions2017

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Kawamura, Akira Kitamoto, Mamoru Imade, Masashi Yoshimura, Yusuke Mori, Yoshitada Morikawa, Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto
    • 学会等名
      he 12th International Conference on Nitride Semiconductors
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] OVPE法によるGaN成長における極性および非極性GaN表面構造の解析2017

    • 著者名/発表者名
      河村貴宏、北本啓、今出完、吉村政志、森勇介、森川良忠、寒川義裕、柿本浩一
    • 学会等名
      第9回ナノ構造・エピタキシャル成長講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] First-Principles Study of Surface Phase Diagrams of GaN(0001) and (000-1) under the Oxide Vapor Phase Epitaxy Growth Conditions2016

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Kawamura, Akira Kitamoto, Mamoru Imade, Masashi Yoshimura, Yusuke Mori, Yoshitada Morikawa, Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto
    • 学会等名
      International Workshop on Nitride Semiconductors 2016
    • 発表場所
      Orlando, Florida, USA
    • 年月日
      2016-10-02
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 第一原理計算によるOVPE成長条件下におけるGaN(000-1)表面構造の解析2016

    • 著者名/発表者名
      河村貴宏,北本啓,今出完,吉村政志,森勇介,森川良忠,寒川義裕,柿本浩一
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県・新潟市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Stable Structure of GaN(0001) under the OVPE Growth Conditions2016

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Kawamura, Akira Kitamoto, Mamoru Imade, Masashi Yoshimura, Yusuke Mori, Yoshitada Morikawa, Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto
    • 学会等名
      18th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2016-08-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Activation free energies for formation and dissociation of N-N bond in a Na-Ga melt2016

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Kawamura, Hiroki Imabayashi, Mihoko Maruyama, Mamoru Imade, Masashi Yoshimura, Yusuke Mori, Yoshitada Morikawa
    • 学会等名
      第35回電子材料シンポジウム
    • 発表場所
      ラフォーレ琵琶湖(滋賀県・守山市)
    • 年月日
      2016-07-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] OVPE成長条件下におけるGaN(0001)表面状態の解析2016

    • 著者名/発表者名
      河村貴宏,北本啓,今出完,吉村政志,森勇介,森川良忠,寒川義裕,柿本浩一
    • 学会等名
      第8回窒化物半導体結晶成長講演会
    • 発表場所
      京都大学(京都府・京都市)
    • 年月日
      2016-05-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] OVPE法によるGaN成長におけるGaN(0001) 表面構造の検討2016

    • 著者名/発表者名
      河村貴宏,北本啓,今出完,吉村政志,森勇介,森川良忠
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都・目黒区)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Change of C-N Bonding State in Carbon-Added Na-Flux Growth of GaN2015

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Kawamura, Hiroki Imabayashi, Mihoko Maruyama, Mamoru Imade, Masashi Yoshimura, Yusuke Mori, Yoshitada Morikawa
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Growth of III-Nitrides
    • 発表場所
      アクトシティ浜松(静岡県・浜松市)
    • 年月日
      2015-11-08
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] GaN(0001)および(000-1)表面へのGa2O分子の吸着に関する第一原理計算2015

    • 著者名/発表者名
      河村貴宏,北本啓,今出完,吉村政志,森勇介,森川良忠
    • 学会等名
      第45回結晶成長国内会議
    • 発表場所
      北海道大学(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2015-10-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 第一原理計算によるGaN(0001)表面へのGa2Oの吸着に関する研究2015

    • 著者名/発表者名
      河村貴宏,北本啓,今出完,吉村政志,森勇介,森川良忠
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Na-Ga融液中のCNイオンの状態密度解析2015

    • 著者名/発表者名
      河村貴宏,今林弘毅,丸山美帆子,今出完,吉村政志,森勇介,森川良忠
    • 学会等名
      第7回窒化物半導体結晶成長講演会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2015-05-07
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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