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クリーンプロセスによる高品位窒化アルミニウムバルク単結晶の成長

研究課題

研究課題/領域番号 18J11081
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 結晶工学
研究機関京都大学

研究代表者

岸元 克浩  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2019年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2018年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワード窒化アルミニウム / p型伝導 / カーボン / pコンタクト層 / 装置改良 / p型伝導制御 / 国際学会受賞
研究実績の概要

主に以下の二つを行った.1.本研究で提唱している新たなAlN厚膜成長法(EVPE法)に用いる成長装置の大幅な改造.2.カーボン源供給によるAlN表面のp型伝導制御.
まず1について述べる.AlとN2を原料とするEVPE法ではAlを加熱することで生じるAlガスを利用する.加熱温度はAlの融点よりも高いため成長中のAlは融液として存在する.Al融液は這い上がる性質があり,しばしば原料トレーからあふれ出し,他の装置部品の損傷を引き起こしていた.従来の横型装置では深さ方向にスケールが取れず,あふれ出しを制限するのは限界があった.そこで縦型装置への一新を行った.加えて縦型装置では煙突効果による自然な原料ガスの流れを利用した原料効率(成長速度)の向上を狙う工夫等も取り入れた.実際に新装置を立ち上げ,それを利用してAlNが成長できること,およびAlのあふれ出しが抑制されていることを確認した.今後は新装置における条件の最適化等が必要である.
次に2について述べる.本研究ではカーボン不純物が高密度にドープされたAlNの表面において高いキャリア密度のp型伝導が生じることを発見した.また実際にカーボン源(プロパン)をAlN成長中に供給することで,AlN表面のp型伝導層の形成に成功した.p型のAlNや高Al組成AlGaNでは電極とのコンタクトが大きな課題(ショットキーかつ高抵抗)である.カーボン系表面p型伝導層を高Al組成(80%)のp型AlGaNの表面に形成後,電極を蒸着し,電流電圧特性を測定すると,表面伝導層無しの従来の場合と比較して同電圧での電流値が2倍以上となった.つまり,本研究で得られたカーボン系表面伝導層は高Al組成AlGaNのpコンタクト層として機能しうる可能性が示唆された.

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Control of p-type conductivity at AlN surfaces by carbon doping2020

    • 著者名/発表者名
      K. Kishimoto, M. Funato and Y. Kawakami
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 13 号: 1 ページ: 015512-015512

    • DOI

      10.7567/1882-0786/ab6589

    • NAID

      210000157912

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Adding p-type conductivity to AlN surfaces by deposition of ultrathin carbon-containing layers2019

    • 著者名/発表者名
      K. kishimoto, M. Funato, and Y. Kawakami
    • 学会等名
      The 7th International Workshop on Epitaxial Growth and Fundamental Properties of Semiconductor Nanostructures
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Carbon and aluminum co-treatment at high temperatures for surface p-type conduction of AlN2019

    • 著者名/発表者名
      K. kishimoto, M. Funato, and Y. Kawakami
    • 学会等名
      The 9th Asia-Pacific Workshop on Widegap Semiconductors
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カーボン添加によるAlN表面におけるp型伝導制御2019

    • 著者名/発表者名
      岸元克浩,船戸充,川上養一
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] EVPE法で成長したAlN膜におけるp型伝導2018

    • 著者名/発表者名
      岸元克浩,船戸充,川上養一
    • 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
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Controlling p-type conductivity at AlN surfaces2018

    • 著者名/発表者名
      Katsuhiro Kishimoto, Mitsuru Funato and Yoichi Kawakami
    • 学会等名
      International Workshop on Nitride Semiconductors, November 2018, Kanazawa, Japan.
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] AlN表面におけるp型伝導の制御2018

    • 著者名/発表者名
      岸元克浩,船戸充,川上養一
    • 学会等名
      第1回結晶工学ⅹISYSE 合同研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 半導体素子及びp型窒化物半導体層の形成方法2018

    • 発明者名
      岸元 克浩,船戸 充,川上 養一,大前 邦途
    • 権利者名
      岸元 克浩,船戸 充,川上 養一,大前 邦途
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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