• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

高品質バルクGaN成長に適した気相成長条件および結晶成長プロセスの解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K04957
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分30010:結晶工学関連
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)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード窒化ガリウム / 第一原理計算 / 不純物 / OVPE成長 / 結晶成長
研究成果の概要

本研究ではOVPE法によるバルクGaN単結晶の成長機構の解明を目的として、第一原理計算を用いて(1) O不純物の吸着・脱離反応を含めたGaN成長プロセスの解明と(2) GaN成長における表面再構成とその面方位依存性に関する解析、の2つの研究を行った。(1)ではGaN結晶表面に吸着したO不純物の脱離エネルギーは大きく、OとOHの形では脱離は起こりにくいがH2Oに還元することで脱離しやすくなることを示した。(2)ではOVPE成長条件下ではGa分圧が増加するにしたがってO不純物を取り込みやすい(1-101)表面構造が現れやすくなることから、結晶に取り込まれるO不純物量が増加することを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により明らかになったGaN結晶表面におけるO不純物の吸着・脱離反応やその際にエネルギーの評価、また各面方位における表面生成エネルギーの絶対値を比較することで明らかにした成長条件と安定な面方位および表面構造との関係は、高品質かつ安価なGaN基板用のバルクGaN結晶成長法として期待されているOVPE法における結晶品質と不純物濃度制御の改善に貢献することが期待される。また、本研究を通して習得した手法はGaNにおける他の不純物に関する解析や、仮定する成長条件を変えることで様々な成長条件における安定な面方位や結晶形状の予測に応用することが出来る。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Activation free energies for formation and dissociation of N-N, C-C, and C-H bonds in a Na-Ga melt2021

    • 著者名/発表者名
      Kawamura Takahiro、Imanishi Masayuki、Yoshimura Masashi、Mori Yusuke、Morikawa Yoshitada
    • 雑誌名

      Computational Materials Science

      巻: 194 ページ: 110366-110366

    • DOI

      10.1016/j.commatsci.2021.110366

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Absolute surface energies of oxygen-adsorbed GaN surfaces2020

    • 著者名/発表者名
      Kawamura Takahiro、Akiyama Toru、Kitamoto Akira、Imanishi Masayuki、Yoshimura Masashi、Mori Yusuke、Morikawa Yoshitada、Kangawa Yoshihiro、Kakimoto Koichi
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 549 ページ: 125868-125868

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2020.125868

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] First-principles study of polar, nonpolar, and semipolar GaN surfaces during oxide vapor phase epitaxy growth2018

    • 著者名/発表者名
      Kawamura Takahiro、Kitamoto Akira、Imade Mamoru、Yoshimura Masashi、Mori Yusuke、Morikawa Yoshitada、Kangawa Yoshihiro、Kakimoto Koichi、Akiyama Toru
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 号: 11 ページ: 115504-115504

    • DOI

      10.7567/jjap.57.115504

    • NAID

      210000149765

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 酸素不純物を考慮したGaN表面エネルギーの面方位依存性2019

    • 著者名/発表者名
      河村貴宏,北本啓,今西正幸,吉村政志,森勇介,森川良忠,寒川義裕,柿本浩一
    • 学会等名
      第11回ナノ構造・エピタキシャル成長講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] First-principles calculation of absolute surface energies of GaN during oxide vapor phase epitaxy growth2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Kawamura, Akira Kitamoto, Masayuki Imanishi, Masashi Yoshimura, Yusuke Mori, Yoshitada Morikawa, Yoshihiro Kangawa, and Koichi Kakimoto
    • 学会等名
      19th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] キンクおよびステップ構造を持つGaN極性表面におけるO不純物の脱離エネルギーの解析2019

    • 著者名/発表者名
      河村貴宏、竹田浩基、北本啓、今西正幸、吉村政志、森勇介、森川良忠、寒川義裕、柿本浩一
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] First-principles analysis of oxygen adsorption on kinked GaN(0001) surface2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Takeda, Takahiro Kawamura, Akira Kitamoto, Masayuki Imanishi, Masashi Yoshimura, Yusuke Mori, Yoshitada Morikawa, Yoshihiro Kangawa, and Koichi Kakimoto
    • 学会等名
      The International Workshop on Nitride Semiconductors 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 第一原理計算によるGaN結晶成長に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      河村貴宏
    • 学会等名
      第47回結晶成長国内会議
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] OVPE成長条件下におけるGaN(0001)面のkink表面構造の解析2018

    • 著者名/発表者名
      竹田浩基、河村貴宏、鈴木泰之、北本啓、今西正幸、吉村政志、森勇介、森川良忠、寒川義裕、柿本浩一
    • 学会等名
      第10回ナノ構造・エピタキシャル成長講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] First-Principles Calculations of GaN Surface Structures under OVPE Growth Conditions and Desorption Energies of Oxygen Impurities2018

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Kawamura, Akira Kitamoto, Mamoru Imade, Masashi Yoshimura, Yusuke Mori, Yoshitada Morikawa, Yoshihiro Kangawa, and Koichi Kakimoto
    • 学会等名
      19th International Conference on Metalorganic Vapor Phase Epitaxy
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 量子物性工学研究室 Study(研究内容)

    • URL

      http://www.qm.mach.mie-u.ac.jp/study.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi