| 研究課題/領域番号 |
19K15025
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分21050:電気電子材料工学関連
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| 研究機関 | 三重大学 |
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研究代表者 |
正直 花奈子 三重大学, 工学研究科, 助教 (60779734)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 窒化物半導体 / 窒化アルミニウム / 表面形態 / 気相成長 / MOVPE / 界面制御 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
III族窒化物半導体(Al)GaNは、潮解性がなく、室温より大きな励起子束縛エネルギーを有し、pn接合が形成可能であるという量子光学デバイスに優位な特徴を有する。一方、励起子束縛エネルギーが大きいため励起子ボーア半径が小さく、励起子束縛エネルギーの小さいGaAsなどのIII-V族半導体と比較すると界面の膜厚および組成の影響を受けやすい。これは、励起子束縛エネルギーの大きな材料を扱う際の障害である。本研究では、有機金属気相成長において (Al)GaN/AlNヘテロ接合界面の膜厚および組成揺らぎを制御し、その界面の膜厚および組成揺らぎが光学特性に与える影響を明らかにすることを目的に行う。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、量子光学応用を目的として、AlGaN気相成長において、原子層レベルの界面揺らぎの制御と、それが光学特性に与える影響を明らかにすることを目的として行った。まず、AlNテンプレートにおける表面平坦性を確保するために、低転位密度のスパッタアニールAlN上に有機金属気相成長（MOVPE）法を用いてAlNのホモエピタキシャル成長を行い原子層レベルで平坦なステップフロー成長による表面を実現した。その上に積層したAlGaN/AlGaN量子井戸を積層し、その発光特性を調べた。更にパターン加工AlN上への選択MOVPE成長により表面の原子層ステップ端密度を制御することができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究期間中に、低いらせん転位（欠陥）密度のスパッタアニールAlNの作製、MOVPE法による表面の原子層ステップ端密度の制御としてスパッタアニールAlN上のホモエピタキシャル成長条件の最適化とパターン加工スパッタアニールAlN上の選択MOVPE成長による原子層ステップ端密度制御、スパッタアニールAlN上AlGaN量子井戸構造の光学特性評価を行うことができた。これらの成果は量子光学応用は勿論のこと、従来からある深紫外LEDや電子デバイスの高性能化にも直接繋がる技術であり、既に論文発表ができていることから窒化物半導体AlNをベースとした結晶成長およびデバイス応用の分野の発展に寄与する。
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