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サファイア窒化法によるAlN薄膜をベースにした高品質バルク結晶への展開

研究課題

研究課題/領域番号 19360341
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 金属生産工学
研究機関東北大学

研究代表者

福山 博之  東北大, 多元物質科学研究所, 教授 (40252259)

研究分担者 小畠 秀和  東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (10400425)
研究期間 (年度) 2007 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
20,280千円 (直接経費: 15,600千円、間接経費: 4,680千円)
2008年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
2007年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
キーワード窒化物半導体 / 結晶成長 / 窒化アルミニウム
研究概要

次世代の光源として注目される紫外発光素子は,幅広い用途(蛍光灯の代替,高密度DVD,生化学用レーザー,光触媒による公害物質の分解,He-Cdレーザーや水銀灯の代替)が期待されており,裾野の広い基礎科学および新産業分野を創出する.この紫外発光素子は,ワイドギャップ半導体と呼ばれる窒化物(AINやGaN)を主成分とする半導体からなる.この半導体は,通常サファイアやSiCなどの異種基板上に成長が行われるが,基板との格子不整合が大きいため,未だに欠陥の少ない窒化物薄膜を得るのはきわめて難しく,多数の貫通転位が存在している.本研究では,AlN-Al_2O_3-C-N_2-CO系熱力学的相安定図を構築し,これに基づいたサファイア窒化法によるAIN膜の作製法を提案した.この相安定図を用いると,サファイアを窒化する場合に,炭素共存下でN_2-CO混合ガスを用いて,窒化駆動力を制御して窒化反応を進行させることができる.この熱力学的原理に基づいて作製したAlN膜は,結晶欠陥のない極めてきれいな膜であることが分かった.XRDの結果から,c面(0001)サファイア基板の面上には,c軸配向したAlNが生成し,Al_2O_3[11-20]方向とAlN[1-100]方向が平行であることが分かった.また,本研究における窒化条件では,AlN/Al_2O_3界面で生成したAl^<3+>およびO^<2->イオンがAlN膜内を外方拡散し,ガス/AlN界面ではAlNおよびCO(CO_2)ガスを生成して窒化反応が進行するものと考えられる.

報告書

(1件)
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2008 2007 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (8件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Improvement of AIN crystalline quality with high epitaxial growth rates by hydride vapor phase epitaxy2007

    • 著者名/発表者名
      T. Nagashima
    • 雑誌名

      J. Crystal Growth Vol.305

      ページ: 355-359

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] サファイア窒化の反応動力学2008

    • 著者名/発表者名
      福山博之
    • 学会等名
      第55回応用物理学会
    • 発表場所
      日本大学
    • 年月日
      2008-03-29
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 溶融Cu中のAlNの溶解平衡2008

    • 著者名/発表者名
      福山博之
    • 学会等名
      日本金属学会2008年春期大会
    • 発表場所
      武蔵工業大学
    • 年月日
      2008-03-26
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] AlN Films Fabricated by Sapphire Nitridation Method2008

    • 著者名/発表者名
      H. Fukuyama
    • 学会等名
      Asia Core Workshop on Wide band gap Semicond uctors
    • 発表場所
      Dongguk University
    • 年月日
      2008-02-18
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] AlN Thin Films Fabricated by Sapphire Nitridation Method2007

    • 著者名/発表者名
      H. Fukuyama
    • 学会等名
      7th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology(PacRim7)
    • 発表場所
      Shanghai International Convention Center
    • 年月日
      2007-11-13
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 駆動力制御窒化法による窒化アルミニウム単結晶膜の作製2007

    • 著者名/発表者名
      箱守 明
    • 学会等名
      日本電子材料技術協会 第44回秋期講演大会
    • 発表場所
      日本セラミックス協会
    • 年月日
      2007-10-19
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] サファイア窒化法による単結晶AlN膜の生成機構2007

    • 著者名/発表者名
      相川俊明
    • 学会等名
      日本金属学会2007年秋期大会
    • 発表場所
      岐阜大学
    • 年月日
      2007-09-19
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] AlN thin film prepared by sapphire nitridation method and interfacial atomic structure2007

    • 著者名/発表者名
      H. Fukuyama
    • 学会等名
      26th Electronic Materials Symposium EMS-26
    • 発表場所
      ラフォーレ琵琶湖
    • 年月日
      2007-07-05
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 高品質単結晶AIN薄膜作製に向けたサファイア窒化反応初期挙動2007

    • 著者名/発表者名
      相川俊明
    • 学会等名
      資源・素材学会 東北支部春季大会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2007-06-08
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/fukuyama/index-j.html

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2007-04-01   更新日: 2016-04-21  

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