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ヘテロバレント・ヘテロポリタイプSiC上III族窒化物結晶成長の総合的理解と制御

研究課題

研究課題/領域番号 16686002
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 応用物性・結晶工学
研究機関京都大学

研究代表者

須田 淳  京都大学, 工学研究科, 講師 (00293887)

研究期間 (年度) 2004 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
28,600千円 (直接経費: 22,000千円、間接経費: 6,600千円)
2006年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2005年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2004年度: 19,500千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 4,500千円)
キーワードAlN / SiC / GaN / MBE / ポリタイプ / エピタキシャル / 界面 / 欠陥 / 窒化アルミニウム / 分子線エピタキシー / シリコンカーバイド / 無極性 / 成長機構 / ヘテロエピタキシー / III族窒化物 / ヘテロバレント / ヘテロポリタイプ / 表面制御 / 結晶成長機構
研究概要

ヘテロバレソト・ヘテロポリタイプな系である、AlN/SiCヘテロエピタキシャル成長についての系統的な研究を行った。無極性面方位に関しては、(1-100)面、(11-20)面を対象に研究を行った。4H-SiCを用いた場合に、SiCの4層周期の積層構造がAlNに転写され、AlNは4H構造を持つことが明らかになった。SiC表面の原子レベルの平坦化とAlN成長条件の最適化を行うことで、きわめて欠陥の少ない4H-AlNを成長することに成功した。無極性面方位に関しては、成長条件を適切に設定することで、本来ヘテロポリタイプであるAlN/SiC系をアイソポリタイプ化し、結晶欠陥を大幅に低減できることが明らかになった。このアイソポリタイプAlNをテンプレートとして、デバイス応用上重要なGaNの成長を行った。広範囲な成長条件の検討を行ったが、GaNのポリタイプは熱力学的に安定な2H構造になってしまうことが判明した。AlN/GaNの格子不整合がAlN/SiCの倍以上であることや、GaNそれ自体が4H構造となった場合エネルギー的に不安定になることが原因として考えられるが、現時点では不明である。2H構造GaNは4H構造AlNほどは高品質ではないが、他の無極性基板と同等の品質のものが得られることは確認している。極性面については、SiCのステツプェツジに起因する欠陥の極限までの低減を目指して研究を進めた。ウエハーレベルでのSiCのステップエッジの高さ制御技術をほぼ確立し、6H-SiCにおいてステップ高さ6層に制御した基板を作製し、この表面上にAlNを成長し、結晶欠陥の低減を確認した。

報告書

(3件)
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2007 2006 2004

すべて 雑誌論文 (6件)

  • [雑誌論文] m-plane GaN layers grown by rf-plasma assisted molecular beam epitaxy with varying Ga/N flux ratios on m-plane 4H-2007

    • 著者名/発表者名
      Armitage R, Horita M, Suda J, Kimoto T
    • 雑誌名

      JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 101・3

      ページ: 33534-33534

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] High-quality nonpolar 4H-AlN grown on 4H-SiC (11-20) substrate by molecular-beam epitaxy2006

    • 著者名/発表者名
      Horita M, Suda J, Kimoto T
    • 雑誌名

      APPLIED PIYSICS LETTERS 45・17-19

      ページ: 112117-112117

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Impact of III/V ratio on polytype and crystalline quality of AlN grown on 4H-SiC (110) substrate by molecular-beam2006

    • 著者名/発表者名
      M.Horita, J.Suda, T.Kimoto
    • 雑誌名

      physica status solidi (c) 3・6

      ページ: 1503-1506

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Epitaxy of nonpolar AlN on 4H-SiC (1-100) substrates2006

    • 著者名/発表者名
      R.Armitage, J.Suda, T.Kimoto
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 88・1

      ページ: 11908-11908

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Cathodoluminescence study of AlN grown on 4H-SiC(11-20)2004

    • 著者名/発表者名
      M.Horita, N.Onojima, J.Suda, T.Kimoto
    • 雑誌名

      Extended Abstracts of the 23^<rd> Electronic Materials Symposium EMS23

      ページ: 149-150

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Heteroepitaxial Growth of AlN on SiC(0001)-Sacking Mismatch2004

    • 著者名/発表者名
      J.Suda, N.Onojima, T.Kimoto
    • 雑誌名

      Extended Abstracts of the 23^<rd> Electronic Materials Symposium EMS23

      ページ: 150-151

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2016-04-21  

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