| 研究課題/領域番号 |
20H02640
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分30010:結晶工学関連
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
谷川 智之 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (90633537)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2020年度: 14,820千円 (直接経費: 11,400千円、間接経費: 3,420千円)
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| キーワード | ワイドギャップ半導体 / 結晶欠陥 / 多光子励起フォトルミネッセンス / 窒化ガリウム / 酸化ガリウム / ダイヤモンド / シリコンカーバイド / 多光子顕微鏡 / 転位 / 三次元イメージング / GaN / Ga2O3 / 次世代半導体 / 積層欠陥 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
AlNやGaN、SiC、および、Ga2O3などの次世代半導体は、電力や光を極めて高効率に変換し輸送するトランスフォーマティブエレクトロニクスとして未来社会を支える根幹である。これらの材料には結晶欠陥が多数含まれ、実用化への弊害となりうる。本研究では、多光子励起過程を利用して次世代半導体の結晶欠陥を非破壊でイメージングする基礎技術を確立し、結晶欠陥密度を１桁以上低減させる手法を開発する。
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| 研究成果の概要 |
多光子励起フォトルミネッセンス法を用いた次世代半導体の結晶欠陥の観察・分類・識別、三次元分布の可視化を行った。GaNとSiCでは転位の非輻射再結合中心の性質から転位を暗線として可視化でき、濃淡や三次元像から転位種を識別・分類できることが分かった。さらにSiCは貫通転位や基底面転位は積層欠陥が波長400～500 nm付近で発光面として観察されることが分かった。Ga2O3ではナノパイプを可視化でき、表面のヒロック成長との相関がみられた。ダイヤモンドは転位が発光線として観察され、ヘテロエピタキシャル成長中に複雑に屈曲しながら伝搬する挙動が明らかとなった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
多光子励起フォトルミネッセンス法による結晶欠陥評価技術は、次世代半導体に複雑に分布する結晶欠陥の三次元分布を非破壊で可視化できる強力なツールとして、GaN、SiC、Ga2O3、ダイヤモンドと４種類の材料について適用できることを本研究課題を通じて示すことができた。これらの成果を基に結晶工学の発展と、次世代半導体を用いた光デバイスや電子デバイスの性能向上や信頼性向上に貢献しうるものと期待している。
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