光電気化学プロセスを利用した窒化ガリウム超平坦面作製技術の開発

• 研究課題/領域番号: 21760099
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 生産工学・加工学
• 研究機関: 立命館大学 (2010); 大阪大学 (2009)
• 研究代表者: 村田 順二 立命館大学, 理工学部, 助教 (70531474)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2010年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2009年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: 窒化ガリウム / 光電気化学 / 固体酸触媒 / 平坦化加工 / 光電気化学プロセス / 精密研磨 / 固体酸・塩基触媒 / 研磨 / 光電気化学反応 / 酸・塩基触媒

研究概要

本研究の目的は,短波長発光素子や次世代の高周波パワーデバイス用材料として期待されている窒化ガリウム基板の高精度平坦化加工技術の開発である.窒化ガリウム基板の新しい加工技術として,基板表面に紫外光を照射することにより酸化膜を形成し,その酸化膜を固体酸触媒により除去するプロセスを開発した.開発した加工技術により,市販窒化ガリウム基板の研磨傷を完全に除去し,表面粗さが0.3nm Ra以下の平坦な表面を作製することに成功した.また加工後の表面は市販基板表面よりも高い発光特性や電気特性を有していることが確認された.

研究成果

• [雑誌論文] Improved Optical and Electrical Characteristics of Free-standing GaN substrates by Chemical Polishing Utilizing Photo-Electrochemical Method (2011)
  • 著者名/発表者名: J.Murata, Y.Shirasawa, Y.Sano, S.Sadakuni, K.Yagi, T.Okamoto, A.N. Hattori, K.Arima, K.Yamauchi
  • 雑誌名: Journal of Nanoscience and Nanotechnology 11 ページ: 2882-2885
  • 査読あり
• [雑誌論文] fficient wet etching of GaN (0001) substrate with subsurface damage layer (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Sadakuni, J.Murata, K.Yagi, Y.Sano, K.Arima, A.N.Hattori, T.Okamoto, K.Yamauchi
  • 雑誌名: Journal of Nanoscience and Nanotechnology 11 ページ: 2979-2982
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of gallium additives on surface roughness for photoelectrochemical planarization of GaN (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Sadakuni, J.Murata, K.Yagi, Y.Sano, K.Arima, T.Okamoto, K.Yamauchi
  • 雑誌名: Physica Status Solidi (C) (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improved Optical and Electrical Characteristics of Free-Standing GaN Substrates by Chemical Polishing Utilizing Photo-Electrochemical Method (2011)
  • 著者名/発表者名: Junji Murata, Yuki Shirasawa, et.al
  • 雑誌名: Journal of Nanoscience and Nanotechnology 巻: 11 ページ: 2882-2885
  • 査読あり
• [雑誌論文] Efficient Wet Etching of GaN (0001) Substrate with Subsurface Damage Layer (2011)
  • 著者名/発表者名: Shun Sadakuni, Junji Murata, et.al
  • 雑誌名: Journal of Nanoscience and Nanotechnology 巻: 11 ページ: 2979-2982
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of gallium additives on surface roughness for photoelectrochemical planarization of GaN (2011)
  • 著者名/発表者名: Shun Sadakuni, Junji Murata, et.al
  • 雑誌名: Physica status solidi (C) 巻: (印刷中(掲載確定))
  • 査読あり
• [雑誌論文] Planarization of GaN (0001) Surface by Photo-Electrochemical Method with Solid Acidic or Basic Catalys (2010)
  • 著者名/発表者名: J.Murata, S.Sadakuni, K.Yagi, Y.Sano, T.Okamoto, K.Arima, A.N.Hattori, H.Mimura, K.Yamauchi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 48 ページ: 12100101-12100104
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of the UV Light Intensity on the Photoelectrochemical Planarization technique for Gallium Nitride (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Sadakuni, J.Murata, K.Yagi, Y.Sano, K.Arima, A.N.Hattori, T.Okamoto, K.Yamauchi
  • 雑誌名: Materials Science Forum 645-648 ページ: 795-798
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reduction of surface roughness of 4H-SiC by catalyst-referred etching (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Okamoto, Y.Sano, H.Hara, T.Hatayama, K.Arima, K.Yagi, J.Murata, S.Sadakuni, K.Tachibana, Y.Shirasawa, H.Mimura, T.Fuyuki, K.Yamauchi
  • 雑誌名: Materials Science Forum 645-648 ページ: 775-778
  • 査読あり
• [雑誌論文] Planarization of GaN(0001) Surfaces by Photo-Electrochemical Method with Solid Acidic or Basic Catalyst (2009)
  • 著者名/発表者名: J.Murata, S.Sadakuni, K.Yagi, Y.Sano, T.Okamoto, K.Arima, A.N.Hattori, H.Mimura, K.Yamauchi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 48
  • NAID: 40016890466
  • 査読あり
• [学会発表] Improvement of the Removal Rate of Planarization Technique for GaN by Applying Bias (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Sadakuni, J.Murata, K.Yagi, Y.Sano, K.Arima, T.Okamoto, K.Tachibana, K.Yamauchi
  • 学会等名: 3rd International Symposium on Atomically Controlled Fabrication Technology
  • 発表場所: 大阪大学(大阪)
  • 年月日: 2010-11-24
• [学会発表] Improvement of the Removal Rate of Planarization Technique for GaN by Applying Bias (2010)
  • 著者名/発表者名: Shun Sadakuni, Junji Murata, et.al
  • 学会等名: Third International Symposium on Atomically Controlled Fabrication Technology
  • 発表場所: 大阪大学(大阪)
  • 年月日: 2010-11-24
• [学会発表] Abrasive-free planarization of GaN using photo electrochemical reaction (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Sadakuni, J.Murata, K.Yagi, K.Arima, Y.Sano, T.Okamoto, K.Tachibana, K.Yamauchi
  • 学会等名: International Workshop on Nitride Semiconductors (IWN2010)
  • 発表場所: Tampa, USA.
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] Abrasive-free planarization of GaN using photoelectrochemical reaction (2010)
  • 著者名/発表者名: Shun Sadakuni, Junji Murata, et.al
  • 学会等名: International Workshop on Nitride Semiconductors (IWN2010)
  • 発表場所: Tampa, Florida, USA
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] 化学エッチングを用いたGaN基板の高能率平坦化加工 (2010)
  • 著者名/発表者名: 定国峻, 村田順二, 八木圭太, 佐野泰久, 有馬健太, 岡本武志, 橘一真, 山内
  • 学会等名: 2010年度秋季第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] 化学エッチングを用いたGaN基板の高能率平坦化加工 (2010)
  • 著者名/発表者名: 定国峻, 村田順二, 八木圭太, 佐野泰久, 有馬健太, 岡本武志, 橘一真, 山内和人
  • 学会等名: 2010年度秋季第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学(長崎)
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] 加工変質層を含むGaN基板の高能率平坦化加工 (2009)
  • 著者名/発表者名: 定国峻, 村田順二, 八木圭太, 佐野泰久, 有馬健太, 岡本武志, 三村秀和, 山内和人
  • 学会等名: 第18回SiC及び関連ワイドギャップ半導体研究会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2009-12-17
• [学会発表] Improvement of Schottky Diode Properties on GaN(0001) Surface Using Damage-free Planarization (2009)
  • 著者名/発表者名: J.Murata, Y.Shirasawa, Y.Sano, S.Sadakuni, K.Yagi, T.Okamoto, K.Yamauchi
  • 学会等名: 2nd International Symposium on Atomically Controlled Fabrication Technology
  • 発表場所: 大阪大学(大阪)
  • 年月日: 2009-11-25
• [学会発表] Development of planarization method for gallium nitride using photo electrochemical process (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Sadakuni, J.Murata, K.Yagi, Y.Sano, K.Arima, A.Hattori, T.Okamoto, H.Mimura, K.Yamauchi
  • 学会等名: 2nd International Symposium on Atomically Controlled Fabrication Technology
  • 発表場所: 大阪大学(大阪)
  • 年月日: 2009-11-25
• [学会発表] Improvement of Schottky Diode Propertied on GaN (0001) Surface Using Damage-free Planarization (2009)
  • 著者名/発表者名: J.Murata, Y.Shirasawa, Y.Sano, S.Sadakuni, K.Yagi, T.Okamoto, K.Yamauchi
  • 学会等名: 2nd International Symposium on Atomically Controlled Fabrication Technology
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2009-11-25
• [学会発表] Development of Planarization Method for Gallium Nitride Using Photoel ectrochemical Process (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Sadakuni, J.Murata, K.Yagi, Y.Sano, K.Arima, A.Hattori, T.Okamoto, H.Mimura, K.Yamauchi
  • 学会等名: 2nd International Symposium on Atomically Controlled Fabrication Technology
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2009-11-25
• [学会発表] Planarization of GaN Surface using Photo-electro Chemical Process and Solid Acid Catalyst (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Sadakuni, J.Murata, K.Yagi, K.Arima, Y.Sano, T.Okamoto, H.Mimura, K.Yamauchi
  • 学会等名: 3rd International Conference of Asian Society for Precision Engineering and Nanotechnology
  • 発表場所: 小倉ステーションホテル(福岡)
  • 年月日: 2009-11-11
• [学会発表] Planarization of GaN Surface using Photo-electrochemical process and solid acid catalyst (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Sadakuni, J.Murata, K.Yagi, K.Arima, Y.Sano, T.Okamoto, H.Mimura, K.Yamauchi
  • 学会等名: International Conference of Asian Society for Precision Engineering and Nanotechnology 2009
  • 発表場所: Kokura, Japan
  • 年月日: 2009-11-11
• [学会発表] Planarization of GaN using photoelectrochemical process and solid catalyst (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Sadakuni, J.Murata, K.Yagi, K.Arima Y.Sano, T.Okamoto, H.Mimura, K.Yamauchi
  • 学会等名: International Conference on Silicon Carbide and Related Materials 2009
  • 発表場所: Nurmberg, Germany
  • 年月日: 2009-10-13
• [学会発表] Planarization of GaN using photoelectrochemical process and solid catalyst (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Sadakuni, J.Murata, K.Yagi, T.Okamoto, K.Arima, H.Mimura, K.Yamauchi
  • 学会等名: International Conference on Silicon Carbide and Related Materials 2009
  • 発表場所: Nurmberg, Germany.
  • 年月日: 2009-10-11
• [学会発表] 光電気化学プロセス及び固体酸触媒を用いたGaN基板平坦化技術の開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 定国峻, 村田順二, 八木圭太, 佐野泰久, 有馬健太, 岡本武志, 三村秀和, 山内和人
  • 学会等名: 2009年度精密工学会秋季大会
  • 発表場所: 神戸大学(兵庫)
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] 光電気化学プロセス及び固体酸触媒を用いたGaN基板平坦化技術の開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 定国峻, 村田順二, 八木圭太, 佐野泰久, 有馬健太, 岡本武志, 三村秀和, 山内和人
  • 学会等名: 2009年度精密工学会秋季大会
  • 発表場所: 神戸大学
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] GaN結晶表面加工技術の新展開(招待講演) (2009)
  • 著者名/発表者名: 山内和人, 佐野泰久, 村田順二, 定国峻
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2009-09-09
• [学会発表] GaN結晶表面加工技術の新展開 (2009)
  • 著者名/発表者名: 山内和人, 佐野泰久, 村田順二, 定国峻
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学(冨山)(招待講演)
  • 年月日: 2009-09-08
• [備考] ホームページ等
• [産業財産権] 研磨方法及び研磨装置 (2009)
  • 発明者名: 佐野泰久, 山内和人, 村田順二, 定國峻, 八木圭太
  • 権利者名: 大阪大学, 荏原製作所
  • 公開番号: 2010-251699
  • 出願年月日: 2009-12-15