| 研究課題/領域番号 |
19J11998
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分24010:航空宇宙工学関連
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
稲富 悠也 九州大学, 工学府, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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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 |
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2019年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
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| キーワード | 窒化ガリウム / 窒化物半導体 / 結晶成長 / 窒化アルミニウム |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は衛星通信に用いる電力増幅デバイスの性能向上を目的とする。具田的には窒化アルミニウムインジウムAlInNと窒化ガリウムGaNの界面に生じる高密度・高移動度の電子を利用した高出力・高周波動作に優れたデバイス構造を提案する。このデバイスの実現のためには結晶成長成長が困難であるGaN基板上AlInNの高品質化が必要不可欠な課題となる。通常、結晶成長の条件最適化は経験やノウハウに依存する面が多く、最適化のための決定的な指針は不明確である。我々は理論的アプローチによって結晶成長の物理を解明し、高品質AlInN結晶を得られる実験条件の指針を作成することでデバイスの開発を加速させる。
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| 研究実績の概要 |
成長中の結晶表面における吸着原子密度の計算を可能とする計算手法を提案し、MOVPE法により成長中のGaNとAlNの極性面に適用した。解析の結果、GaN(0001)とAlN(0001)では表面のほとんどをNが吸着しており、それに対してGaとAlは少数であることがわかった。一方で(000-1)面における表面状態は大きく異なっている。
GaN(000-1)においては表面をHが覆っており、GaとNの密度は非常に少ないことがわかった。実験的にGaN(000-1)の核生成頻度が非常に少なく成長速度が遅いことがわかっており、その原因はGaとNの密度が非常に低いことであると考えられる。低温バッファ層を用いた転位低減を行うには成長初期に意図的に三次元的に成長させる必要がある。GaN(000-1)においてGaとNの吸着原子密度を高めて核生成頻度を増加させるためには水素分圧を減少させることが有効であることが明らかとなった。
AlN(000-1)では1MLのAlが吸着し、その上に0.25MLのNが吸着した構造が支配的となる。実験的にはAlN(000-1)の成長は三次元的な表面になりやすく、この原因はAlとNの密度が非常に高いことであると考えられる。平坦な結晶を成長させるためにはAlとNの密度を低下させることが必要である。解析の結果、成長温度を高くする、水素分圧を高くする、AlとNH3の分圧を小さくするとAlとNの吸着原子密度を低下させることができることが明らかとなった。
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| 現在までの達成度 (段落) |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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