| 研究課題/領域番号 |
17H02778
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
結晶工学
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| 研究機関 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 |
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研究代表者 |
高橋 正光 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 次世代放射光施設整備開発センター, 上席研究員(定常) (00354986)
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| 研究分担者 |
Voegeli Wolfgang 東京学芸大学, 教育学部, 准教授 (90624924)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2019年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2018年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2017年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円)
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| キーワード | その場X線回折 / 分子線エピタキシー / III-V族半導体 / 窒化物半導体 / X線回折 / 結晶成長 / その場測定 / X線 / 高速X線回折 / X線逆格子マップ |
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| 研究成果の概要 |
ミリ秒の時間分解能でのX線逆格子マッピングを実現するために、約3度の発散角を持つ単色X線を生成する多角度同時分散光学系を開発した。本光学系は、3つの光学素子から構成され、放射光施設SPring-8のビームラインBL11XUに設置されたX線回折計と分子線エピタキシー真空槽を一体化した装置と組み合わせて用いられる。本光学系を多接合太陽電池などへの応用が期待されるInGaAs/GaAs(001)および可視光領域すべてをカバーする光デバイス材料として期待されているInGaN/GaN(0001) の成長に応用し、ヘテロエピタキシャル膜の格子緩和過程を100msecの時間スケールで解明することに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
原子・分子レベルの素過程からマクロな秩序構造が形成される結晶成長は、本質的にマルチスケールな現象である。10桁以上の時間スケールにまたがる一連の過程の中で、ミリ秒スケールの現象は、結晶品質を決定づける最大の要素である転位発生・増殖に対応し、きわめて重要でありながら、直接観測が未だ及んでいない領域であった。本研究で開発された多角度同時分散光学系を用いたミリ秒スケールのX線回折測定によって、転位の起源や、貫通転位発生に先立つ前兆現象の有無、組成分離と格子緩和の因果関係などが明らかになり、転位の制御、ひいては単結晶薄膜の結晶性向上に向けた知見が得られた。
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