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新しい高温化学反応場を用いた高品質窒化アルミニウム結晶の作製-極性と成長機構

研究課題

研究課題/領域番号 20676007
研究種目

若手研究(S)

配分区分補助金
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  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (40252259)

研究期間 (年度) 2008 – 2012
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
88,270千円 (直接経費: 67,900千円、間接経費: 20,370千円)
2011年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
2010年度: 22,620千円 (直接経費: 17,400千円、間接経費: 5,220千円)
2009年度: 23,660千円 (直接経費: 18,200千円、間接経費: 5,460千円)
2008年度: 31,850千円 (直接経費: 24,500千円、間接経費: 7,350千円)
キーワード窒化アルミニウム / サファイア窒化法 / 反応性スパッター法 / 紫外発光素子 / 結晶成長 / 熱分解輸送法 / 窒化アルーミニウム
研究概要

次世代の紫外発光素子の発光効率を飛躍的に改善する基板材料として単結晶窒化アルミニウム(AlN)が注目されている.本研究では,昨年度から継続して,サファイア窒化法によって得られるAlN薄膜をテンプレートにして,(1)AlN厚膜結晶の作製を以下の3つの結晶成長法:(1)Ga-Alフラックスを用いた液相成長法,(2)反応性スパッタ法,(3)パルス励起堆積(PLD)法によって行った.1573KにおいてGa-Alフラックスを用いた液相成長法により5hで膜厚1μmを超えるAlN膜を得ることに成功した.Ga-40mol%Alのフラックス中で成長させたAlN膜では,X線ロッキングカーブの半値幅は(0002)面について51arcsec,(10-12)面について640arcsecとなり,窒化基板の品質を受け継いだ配向性の高さを確認した.反応性スパッタ法によりN_2-Ar混合ガス中でAlターゲットを用いて窒化サファイア基板上にAlN膜を作製した.基板温度823K,窒素流量比50vol%N_2,スパッタ電力700,800Wでは,c軸配向したAlN膜が得られた.窒化サファイア基板上へPLD法を用いてAlN結晶成長を試みた結果,1173Kにおいて約300nm成長し,基板の結晶性を引き継いだ高品質なAlN薄膜であることが分かった.また,(2)アルミナを原料に用いた炭素熱還元析出法による無歪のバルクAlN単結晶の作製を行った.さらに,(3)高分解能透過型電子顕微鏡(HRTEM)による界面観察や転位密度の評価,収束電子回折法(CBED)によるAlN結晶の極性判定を行った.

報告書

(3件)
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (49件)

すべて 2011 2010 2009 2008 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (30件) 備考 (3件) 産業財産権 (10件)

  • [雑誌論文] Characteristics of AIN Films Grown on Thermally-Nitrided Saphire Substrates2011

    • 著者名/発表者名
      K.Ueno
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 4

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of AIN single crystal fabricated by a novel growth technique, 'pyrolytic transportation method'2010

    • 著者名/発表者名
      K.Hironaka
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 312 ページ: 2527-2529

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nitridation behavior of sapphire using a carbon-saturated N2-CO gas mixture2010

    • 著者名/発表者名
      H.Fukuyama
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 107

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nitridation behavior of sapphire using a carbon-saturated N_2-CO gas mixture.2010

    • 著者名/発表者名
      H.Fukuyama
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics 107

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of sputtering parameters on the crystallinity and crystal orientation of AIN layers deposited by RF sputtering using the AIN target2009

    • 著者名/発表者名
      Z.Vashaei
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth 311

      ページ: 459-462

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 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2008

    • 著者名/発表者名
      箱守明
    • 雑誌名

      日本電子材料技術協会会報 33

      ページ: 19-22

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 窒化サファイア基板上に成長したAIN薄膜の微細構造観察2011

    • 著者名/発表者名
      上野耕平
    • 学会等名
      第58回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      神奈川県厚木市
    • 年月日
      2011-03-25
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 反応性スパッタ法により823Kで作製されたAIN膜の結晶品質に及ぼすスパッタ電力の影響2011

    • 著者名/発表者名
      熊田智行
    • 学会等名
      第58回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      神奈川県厚木市
    • 年月日
      2011-03-25
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Ga-Alフラックスから成長したAIN膜の転位および極性解析2011

    • 著者名/発表者名
      安達正芳
    • 学会等名
      第58回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      神奈川県厚木市
    • 年月日
      2011-03-25
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 減圧HVPE法によるAINホモエピタキシャル成長2011

    • 著者名/発表者名
      野村拓也
    • 学会等名
      第58回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      神奈川県厚木市
    • 年月日
      2011-03-25
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Effect of mechanical milling on the carbothermic reduction of alumina2010

    • 著者名/発表者名
      Asep Ridwan Setiawan
    • 学会等名
      資源・素材学会東北支部平成22年度秋季大会
    • 発表場所
      宮城県仙台市
    • 年月日
      2010-11-15
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 反応性スパッタ法により773Kで作製されたAIN膜の結晶品質に及ぼす窒素流量比の影響2010

    • 著者名/発表者名
      熊田智行
    • 学会等名
      日本金属学会2010年秋期(第147回)大会
    • 発表場所
      北海道札幌市
    • 年月日
      2010-09-27
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Homoepitaxial Growth of AIN on Nitrided Sapphire by a New LPE Method using Ga-Al Solution2010

    • 著者名/発表者名
      M.Adachi
    • 学会等名
      International Workshop on Nitride Semiconductors (IWN 2010)
    • 発表場所
      U.S.A, Tampa
    • 年月日
      2010-09-22
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 反応性スパッタ法で作製されたAIN膜の結晶品質に及ぼす窒素流量比および基板温度の影響2010

    • 著者名/発表者名
      熊田智行
    • 学会等名
      第71回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      長崎県長崎市
    • 年月日
      2010-09-16
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] アルミナの炭素熱還元析出法による高品質AINバルク単結晶の作製2010

    • 著者名/発表者名
      加藤三香子
    • 学会等名
      第71回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      長崎県長崎市
    • 年月日
      2010-09-14
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Ga-Al融液を用いたサファイア窒化基板上へのAINホモエピタキシル成長2010

    • 著者名/発表者名
      安達正芳
    • 学会等名
      第71回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      長崎県長崎市
    • 年月日
      2010-09-14
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Influence of sputtering conditions on crystalline quality of AIN layers deposted by RF reactive sputtering2010

    • 著者名/発表者名
      T.Kumada
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on Growth of III-Nitrides (ISGN-3)
    • 発表場所
      France, Montpellie
    • 年月日
      2010-07-06
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 反応性スパッタ法により作製されたAIN膜の結晶品質に及ぼす窒素流量比および基板温度の影響2010

    • 著者名/発表者名
      熊田智行
    • 学会等名
      資源・素材学会東北支部平成22年度春季大会
    • 発表場所
      宮城県仙台市
    • 年月日
      2010-06-04
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 反応性スパッタ法により作製された単結晶AIN膜の結晶性に及ぼす窒素分圧の影響2010

    • 著者名/発表者名
      熊田智行
    • 学会等名
      日本金属学会2010年春期(第146回)大会
    • 発表場所
      茨城
    • 年月日
      2010-03-30
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] サファイア窒化法により作製した高品質AIN基板上へのホモエピタキシャル成長2010

    • 著者名/発表者名
      上野耕平
    • 学会等名
      2010年春季第57回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      神奈川
    • 年月日
      2010-03-18
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] サファイア窒化法により作製したAIN薄膜の結晶性に及ぼす温度および窒素分圧の影響2009

    • 著者名/発表者名
      熊田智行
    • 学会等名
      2009年度第9回多元物質科学研究所研究発表会
    • 発表場所
      宮城
    • 年月日
      2009-12-10
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Growth of AIN Layer on Nitrided Sapphire Templates Using RF-sputtering2009

    • 著者名/発表者名
      福山博之
    • 学会等名
      Asia Core Workshop on Wide band gap semiconductors
    • 発表場所
      Gyeongju, Korea
    • 年月日
      2009-10-24
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Growth and structural characterization of AIN layers grown on nitrided sapphire templates using RF-sputtering2009

    • 著者名/発表者名
      Z.Vashaei
    • 学会等名
      The 8th International conference on nitride semiconductors(ICNS-8)
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2009-10-19
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Thermal decomposition transportation method for bulk AIN crystal growth2009

    • 著者名/発表者名
      池田奨
    • 学会等名
      The 8th International conference on nitride semiconductors(ICNS-8)
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2009-10-19
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] AIN crystal growth by thermal decomposition transportation method2009

    • 著者名/発表者名
      福山博之
    • 学会等名
      Interdisciplinary Science of Nanomaterials
    • 発表場所
      Miyagi
    • 年月日
      2009-09-25
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] サファイア窒化法による単結晶AIN膜作製における最適条件の探索2009

    • 著者名/発表者名
      熊田智行
    • 学会等名
      日本金属学会2009年秋期大会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2009-09-15
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 熱分解輸送法により作製した単結晶AINの評価2009

    • 著者名/発表者名
      池田奨
    • 学会等名
      2009年秋季第70回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      富山
    • 年月日
      2009-09-08
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 反応性RFスパッター法によるa面サファイア窒化基板上のAIN結晶成長2009

    • 著者名/発表者名
      福山博之
    • 学会等名
      2009年秋季第70回応用物理学会学術講演
    • 発表場所
      富山
    • 年月日
      2009-09-08
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] AIN Crystal Growth by Thermal Decomposition Transportation Method2009

    • 著者名/発表者名
      福山博之
    • 学会等名
      2009 Asian Core Workshop Awide Bandgap Semiconductors
    • 発表場所
      Miyagi
    • 年月日
      2009-09-04
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Characterization of AIN single crystal2009

    • 著者名/発表者名
      K.Hironaka
    • 学会等名
      6th International Workshop on Bulk Nitride Semiconductors(IWBNS-VI)
    • 発表場所
      Ruciane Nida, Poland
    • 年月日
      2009-08-24
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Formation of AIN Film by Sapphire Nitridation and Its Polarity Determination2008

    • 著者名/発表者名
      H. Fukuyama
    • 学会等名
      2008 Asian Core Workshop on Wide Bandgap Semiconductors
    • 発表場所
      Kwangyu, Korea
    • 年月日
      2008-10-23
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] サファイア窒化の反応動力学と空孔形成機構2008

    • 著者名/発表者名
      福山博之
    • 学会等名
      資源・素材2008年秋期
    • 発表場所
      宮城
    • 年月日
      2008-10-09
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Mechanism of Formation of AIN Film by Sapphire Nitridation and Polarity Determination2008

    • 著者名/発表者名
      H. Fukuyama
    • 学会等名
      Second International Symposium on Grow th of III-Nitrides(ISGN-2)
    • 発表場所
      Shizuoka, Japan
    • 年月日
      2008-07-07
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Thermodynamics and Reaction Kinetics of Sapphire Nitridati on Method (Keynote lecture)2008

    • 著者名/発表者名
      H. Fukuyama
    • 学会等名
      The 4th Asian Conference on Crystal Gro wth and Crystal Technology (CGCT-4)
    • 発表場所
      Miyagi
    • 年月日
      2008-05-23
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Influence of sputtering parameters on crystallinity and crystal orientation of AIN layers deposited by reactive sputtering2008

    • 著者名/発表者名
      Z. Vashaei
    • 学会等名
      The 4^<th> Asian Conference on Crystal Growth and Crystal Technology (CGCT-4)
    • 発表場所
      Miyagi
    • 年月日
      2008-05-23
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] サファイア/窒化アルミニウム界面の空孔形成機構(ポスター)2008

    • 著者名/発表者名
      熊田智行
    • 学会等名
      資源・素材2008年秋期
    • 発表場所
      宮城
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.tagen.tohoku.ac.jp/modules/laboratory/index.php?laboid=17

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.tagen.tohoku.ac.jp/modules/laboratory/index.php?laboid=17

    • 関連する報告書
      2009 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
      2008 実績報告書
  • [産業財産権] 窒化アルミニウ結晶の製造方法2011

    • 発明者名
      福山博之, 安達正芳, 田中明和, 前田一夫
    • 権利者名
      国立大学法人東北大学住友金属鉱山(株)
    • 産業財産権番号
      2011-012770
    • 出願年月日
      2011-01-25
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [産業財産権] 半導体装置の製造方法2011

    • 発明者名
      福山博之, 藤岡洋, 上野耕平
    • 権利者名
      国立大学法人東北大学国立大学法人東京大学(株)トクヤマ住友金属鉱山(株)
    • 産業財産権番号
      2011-050409
    • 出願年月日
      2011-03-08
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [産業財産権] 窒化アルミニウ結晶の製造方法2011

    • 発明者名
      福山博之, 安達正芳, 田中明和, 前田一夫
    • 権利者名
      国立大学法人東北大学住友金属鉱山(株)
    • 産業財産権番号
      2011-050415
    • 出願年月日
      2011-03-08
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [産業財産権] 窒化アルミニウ結晶の製造方法2010

    • 発明者名
      福山博之, 安達正芳, 田中明和, 前田一夫
    • 権利者名
      国立大学法人東北大学住友金属鉱山(株)
    • 産業財産権番号
      2010-159973
    • 出願年月日
      2010-07-14
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [産業財産権] 半導体装置の製造方法2010

    • 発明者名
      福山博之, 藤岡洋, 上野耕平
    • 権利者名
      国立大学法人 東北大学 国立大学法人 東京大学(株)トクヤマ住友金属鉱山(株)
    • 産業財産権番号
      2010-045651
    • 出願年月日
      2010-03-02
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [産業財産権] 窒化アルミニウム単結晶の製造方法2010

    • 発明者名
      福山博之, 服部剛, 東正信, 高田和哉
    • 権利者名
      国立大学法人 東北大学(株)トクヤマ
    • 産業財産権番号
      2010-056221
    • 出願年月日
      2010-03-12
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [産業財産権] 高配向窒化アルミニウム結晶膜およびその製造方法2009

    • 発明者名
      福山博之, ザラ・バシャイ, 東正信, 池田奨, 高田和哉
    • 権利者名
      国立大学法人 東北大学(株)トクヤマ
    • 産業財産権番号
      2009-204800
    • 出願年月日
      2009-09-04
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [産業財産権] 窒化アルミニウム単結晶の製造方法2009

    • 発明者名
      福山博之, 池田奨, 東正信, 高田和哉
    • 権利者名
      国立大学法人 東北大学(株)トクヤマ
    • 産業財産権番号
      2009-232732
    • 出願年月日
      2009-10-06
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [産業財産権] 窒化アルミニウム単結晶の製造方法2009

    • 発明者名
      福山博之, 東正信, 高田和哉, 服部剛
    • 権利者名
      国立大学法人 東北大学(株)トクヤマ
    • 産業財産権番号
      2009-272418
    • 出願年月日
      2009-11-30
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [産業財産権] 窒化アルミニウム単結晶、およびその製造方法2009

    • 発明者名
      福山博之, 池田奨, 東正信, 高田和哉
    • 産業財産権番号
      2009-056866
    • 出願年月日
      2009-03-10
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書

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公開日: 2008-04-01   更新日: 2016-04-21  

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