窒化インジウムバルク結晶成長に向けた選択的な原料分子種生成メカニズムの解明

• 研究課題/領域番号: 23760006
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 富樫 理恵 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50444112)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2013年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2011年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: エピタキシャル / 結晶成長 / 窒化インジウム / HVPE / 熱力学解析

研究概要

高品質窒化インジウム(InN)バルク結晶を実現するために、(1)従来型ハイドライド気相成長(HVPE)装置を用いた高速InN成長の検討、(2)成長に寄与する原料分子種である三塩化インジウムのみを選択的に生成できる反応条件の熱力学解析による探索、(3)原料生成部を二段構造とした新規HVPE装置の設計・構築、(4)新規HVPE装置を用いた高速InN成長の実施・解析を行った。これより、従来型装置を用いた場合の約1/40倍の塩素供給分圧にて同程度の成長速度を実現した。さらに、原料供給分圧が低く、成長温度が高いにも関わらず成長速度は10 μm/h以上に達し、In及びN極性InNの高速成長を実現した。

研究成果

• [雑誌論文] Effect of High NH_3 Input Partial Pressure on Hydride Vapor Phase Epitaxy of InN Using Nitrided (0001) Sapphire Substrates (2013)
  • 著者名/発表者名: Rie Togashi, Sho Yamamoto, K. Fredrik Karlsson, Hisashi Murakami, Yoshinao Kumagai, Per-Olof Holtz, and Akinori Koukitu
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: Vol. 52
  • URL: http://jjap.jsap.jp/cgi-bin/getarticle?magazine=JJAP&volume=52&page=08JD05
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of High NH3 Input Partial Pressure on Hydride Vapor Phase Epitaxy of InN Using Nitrided (0001) Sapphire Substrates (2013)
  • 著者名/発表者名: Rie Togashi, Sho Yamamoto, K. Fredrik Karlsson, Hisashi Murakami, Yoshinao Kumagai, Per-Olof Holtz, and Akinori Koukitu
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 52
  • NAID: 210000142640
  • 査読あり
• [学会発表] High-Speed InN Growth Using a Novel Two-Stage Source Generation Hydride Vapor Phase Epitaxy System (2013)
  • 著者名/発表者名: Rie Togashi, Naoto Fujita, Ryota Imai, Hisashi Murakami, Yoshinao Kumagai, and Akinori Koukitu
  • 学会等名: 8th International Workshop on Bulk Nitride Semiconductors (IWBNS-VIII)
  • 発表場所: Kloster Seeon, Seeon, Germany
  • 年月日: 2013-10-03
• [学会発表] Demonstration of high-speed growth of InN by HVPE with a two-step precursor generation scheme (2013)
  • 著者名/発表者名: Naoto Fujita, Ryota Imai, Rie Togashi, Hisashi Murakami, Yoshinao Kumagai, and Akinori Koukitu
  • 学会等名: 2013 JSAP-MRS Joint Symposia
  • 発表場所: Doshisha University, Kyoto, Japan(17p-M6-3.)
  • 年月日: 2013-09-17
• [学会発表] Temperature Dependence of InN Growth by a Novel HVPE System with Two-Step Generation of InCl_3 (2013)
  • 著者名/発表者名: Naoto Fujita, Ryota Imai, Rie Togashi, Hisashi Murakami, Yoshinao Kumagai and Akinori Koukitu
  • 学会等名: 10th International Conference on Nitride Semiconductors (ICNS-10)
  • 発表場所: Gaylord National Resort & Convention Center, Washington, D.C., U.S.A.(A1.05.)
  • 年月日: 2013-08-26
• [学会発表] Comparative Study on High-Speed InN Growth in Both In- and N-Polarities Using a Two-Stage Source Generation Hydride Vapor Phase Epitaxy System (2013)
  • 著者名/発表者名: Rie Togashi, Naoto Fujita, Ryota Imai, Hisashi Murakami, Yoshinao Kumagai and Akinori Koukitu
  • 学会等名: 10th International Conference on Nitride Semiconductors (ICNS-10)
  • 発表場所: Gaylord National Resort & Convention Center, Washington, D.C., U.S.A.(A1.04.)
  • 年月日: 2013-08-26
• [学会発表] High-Speed Growth of In- and N-polarity InN Using a Two-Stage Source Generation Hydride Vapor Phase Epitaxy System (2013)
  • 著者名/発表者名: Rie Togashi, Naoto Fujita, Ryota Imai, Hisashi Murakami, Yoshinao Kumagai, and Akinori Koukitu
  • 学会等名: Conference on LED and its industrial application '13 (LEDIA '13)
  • 発表場所: Pacifico Yokohama, Yokohama, Japan(LEDp3-15.)
  • 年月日: 2013-04-24
• [学会発表] High-Speed Growth of InN Using a Two-Stage Source Generation HVPE System (2012)
  • 著者名/発表者名: Rie Togashi, Ryota Imai, Sho Yamamoto, Hisashi Murakami, Yoshinao Kumagai, and Akinori Koukitu
  • 学会等名: Intensive Discussion on Growth of Nitride Semiconductors
  • 発表場所: Tohoku University, Sendai, Japan
  • 年月日: 2012-10-22
• [学会発表] HVPE growth of InN on InN/sapphire (0001) templates prepared by MBE (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryota Imai, Sho Yamamoto, Rie Togashi, Hisashi Murakami, Yoshinao Kumagai, Tomohiro Yamaguchi, Tsutomu Araki, Yasushi Nanishi, and Akinori Koukitu
  • 学会等名: International Workshop on Nitride Semiconductors 2012 (IWN2012)
  • 発表場所: Sapporo Convention Center, Sapporo, Japan(TuP-GR-60.)
  • 年月日: 2012-10-16
• [学会発表] Effect of high NH_3 input partial pressure on hydride vapor phase epitaxy of InN using nitrided (0001) sapphire substrates (2012)
  • 著者名/発表者名: Rie Togashi, Sho Yamamoto, Fredrik Karlsson, Hisashi Murakami, Yoshinao Kumagai, Per-Olof Holtz, and Akinori Koukitu
  • 学会等名: International Workshop on Nitride Semiconductors 2012 (IWN2012)
  • 発表場所: Sapporo Convention Center, Sapporo, Japan(TuP-GR-55.)
  • 年月日: 2012-10-16
• [学会発表] InN/sapphire(0001)MBEテンプレート上へのInN HVPEにおける成長速度の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山本翔,東川義弘,富樫理恵,村上尚,熊谷義直,山口智弘,荒木努,名西やすし,纐纈明伯
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学小白川キャンパス(30a-ZE-12.)
  • 年月日: 2011-08-30
• [学会発表] HVPE法によるInN/sapphire(0001)テンプレート上InN高速成長の検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山本翔, 東川義弘, 富樫理恵, 村上尚, 熊谷義直, 山口智弘, 荒木努, 名西やすし, 纐纈明伯
  • 学会等名: 第3回 窒化物半導体結晶成長講演会
  • 発表場所: 九州大学 筑紫キャンパス
• [学会発表] InN/sapphire(0001)MBEテンプレート上へのInN HVPEにおける成長速度の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山本翔, 東川義弘, 富樫理恵, 村上尚, 熊谷義直, 山口智弘, 荒木努, 名西やすし, 纐纈明伯
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学 小白川キャンパス
• [学会発表] HVPE法によるInN/sapphire(0001)MBEテンプレート上へのInN成長の検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山本翔, 東川義弘, 富樫理恵, 村上尚, 熊谷義直, 山口智弘, 荒木努, 名西やすし, 纐纈明伯
  • 学会等名: 第41回結晶成長国内会議(NCCG-41)
  • 発表場所: つくば国際会議場
• [学会発表] Comparative Study on High-Speed InN Growth in Both In- and N-Polarities Using a Two-Stage Source Generation Hydride Vapor Phase Epitaxy System
  • 著者名/発表者名: Rie Togashi, Naoto Fujita, Ryota Imai, Hisashi Murakami, Yoshinao Kumagai and Akinori Koukitu
  • 学会等名: 10th International Conference on Nitride Semiconductors (ICNS-10)
  • 発表場所: Gaylord National Resort & Convention Center, Washington, D.C., U.S.A.
• [学会発表] Temperature Dependence of InN Growth by a Novel HVPE System with Two-Step Generation of InCl3
  • 著者名/発表者名: Naoto Fujita, Ryota Imai, Rie Togashi, Hisashi Murakami, Yoshinao Kumagai and Akinori Koukitu
  • 学会等名: 10th International Conference on Nitride Semiconductors (ICNS-10)
  • 発表場所: Gaylord National Resort & Convention Center, Washington, D.C., U.S.A.
• [学会発表] Demonstration of high-speed growth of InN by HVPE with a two-step precursor generation scheme
  • 著者名/発表者名: Naoto Fujita, R. Imai, R. Togashi, H. Murakami, Y. Kumagai, and A. Koukitu
  • 学会等名: 2013 JSAP-MRS Joint Symposia
  • 発表場所: Doshisha University, Kyoto, Japan
• [学会発表] High-Speed InN Growth Using a Novel Two-Stage Source Generation Hydride Vapor Phase Epitaxy System
  • 著者名/発表者名: R. Togashi, N. Fujita, R. Imai, H. Murakami, Y. Kumagai, and A. Koukitu
  • 学会等名: 8th International Workshop on Bulk Nitride Semiconductors (IWBNS-VIII)
  • 発表場所: Kloster Seeon, Seeon, Germany
  • 招待講演
• [学会発表] High-Speed InN Growth on Yttria-Stabilized Zirconia (111) Substrates by a Two-Step Precursor Generation HVPE System
  • 著者名/発表者名: C. Kojima, R. Togashi, R. Imai, N. Fujita, H. Saito, H. Murakami, Y. Kumagai, and A. Koukitu
  • 学会等名: Conference on LED and its industrial application '14 (LEDIA ’14)
  • 発表場所: Pacifico Yokohama, Yokohama, Japan
• [学会発表] 前駆体二段階生成HVPE法によるInNの高速成長の実現
  • 著者名/発表者名: 藤田直人，斉藤広伸，今井亮太，富樫理恵，村上尚，熊谷義直，纐纈明伯
  • 学会等名: 日本結晶成長学会ナノ構造・エピタキシャル成長分科会 第5回窒化物半導体結晶成長講演会
  • 発表場所: 大阪大学銀杏会館
• [学会発表] 前駆体二段階生成HVPE装置を用いたIn極性およびN極性InN成長の比較検討
  • 著者名/発表者名: 斉藤広伸，藤田直人，今井亮太，富樫理恵，村上尚，熊谷義直，纐纈明伯
  • 学会等名: 日本結晶成長学会ナノ構造・エピタキシャル成長分科会 第5回窒化物半導体結晶成長講演会
  • 発表場所: 大阪大学銀杏会館
• [学会発表] 前駆体二段階生成HVPE法によるIn極性およびN極性InNの高速成長
  • 著者名/発表者名: 斉藤広伸, 藤田直人，今井亮太，富樫理恵，村上尚，熊谷義直，纐纈明伯
  • 学会等名: 第74回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス
• [学会発表] 前駆体二段階生成HVPE法によるInN成長の温度依存性
  • 著者名/発表者名: 藤田直人, 斉藤広伸，今井亮太，富樫理恵，村上尚，熊谷義直，纐纈明伯
  • 学会等名: 第43回結晶成長国内会議（NCCG-43）
  • 発表場所: 長野市生涯学習センター
• [学会発表] 前駆体二段階生成HVPE法によるIn, N各極性InN高速成長の比較検討
  • 著者名/発表者名: 斉藤広伸, 藤田直人，今井亮太，富樫理恵，村上尚，熊谷義直，纐纈明伯
  • 学会等名: 第43回結晶成長国内会議（NCCG-43）
  • 発表場所: 長野市生涯学習センター
• [学会発表] 前駆体二段階生成HVPE法により作製したInN成長層の特性評価
  • 著者名/発表者名: 富樫理恵, 斉藤広伸，藤田直人，今井亮太，村上尚，熊谷義直，纐纈明伯
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス
• [学会発表] Effect of high NH3 input partial pressure on hydride vapor phase epitaxy of InN using nitrided (0001) sapphire substrates
  • 著者名/発表者名: Rie Togashi, Sho Yamamoto, Fredrik Karlsson, Hisashi Murakami, Yoshinao Kumagai, Per-Olof Holtz, and Akinori Koukitu
  • 学会等名: International Workshop on Nitride Semiconductors 2012 (IWN2012)
  • 発表場所: Sapporo Convention Center, Sapporo, Japan
• [学会発表] HVPE growth of InN on InN/sapphire (0001) templates prepared by MBE
  • 著者名/発表者名: Ryota Imai, Sho Yamamoto, Rie Togashi, Hisashi Murakami, Yoshinao Kumagai, Tomohiro Yamaguchi, Tsutomu Araki, Yasushi Nanishi, and Akinori Koukitu
  • 学会等名: International Workshop on Nitride Semiconductors 2012 (IWN2012)
  • 発表場所: Sapporo Convention Center, Sapporo, Japan
• [学会発表] High-Speed Growth of InN Using a Two-Stage Source Generation HVPE System
  • 著者名/発表者名: R. Togashi, R. Imai, S. Yamamoto, H. Murakami, Y. Kumagai, A. Koukitu
  • 学会等名: Intensive Discussion on Growth of Nitride Semiconductors
  • 発表場所: Tohoku University, Sendai, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] High-Speed Growth of In- and N-polarity InN Using a Two-Stage Source Generation Hydride Vapor Phase Epitaxy System
  • 著者名/発表者名: R. Togashi, N. Fujita, R. Imai, H. Murakami, Y. Kumagai, and A. Koukitu
  • 学会等名: Conference on LED and its industrial application '13 (LEDIA ’13)
  • 発表場所: Pacifico Yokohama, Yokohama, Japan
• [学会発表] High-speed growth of InN over 10 μm/h by a novel HVPE system
  • 著者名/発表者名: N. Fujita, R. Imai, H. Saito, R. Togashi, H. Murakami, Y. Kumagai, and A. Koukitu
  • 学会等名: Conference on LED and its industrial application '13 (LEDIA ’13)
  • 発表場所: Pacifico Yokohama, Yokohama, Japan
• [学会発表] GaN自立基板上InNハイドライド気相成長における基板極性の影響
  • 著者名/発表者名: 富樫理恵, 村上尚, 熊谷義直, 纐纈明伯
  • 学会等名: 第4回窒化物半導体結晶成長講演会(プレIWN2012講演会)
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所 An棟 コンベンションホール
  • 招待講演
• [学会発表] Improvement of crystalline and optical properties of InN grown on nitrided (0001) sapphire with high NH3 input partial pressures by HVPE
  • 著者名/発表者名: R. Togashi, S. Yamamoto, K. F. Karlsson, H. Murakami, Y. Kumagai, P. O. Holtz, A. Koukitu
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 松山大学文京キャンパス
• [学会発表] ２段階原料生成機構を有する新規HVPE法によるInNの高速成長の検討
  • 著者名/発表者名: 今井亮太，山本翔，富樫理恵，村上尚，熊谷義直，纐纈明伯
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 松山大学文京キャンパス
• [学会発表] HVPE法を用いたsapphire(0001)基板上InN成長におけるNH3供給分圧依存性
  • 著者名/発表者名: 富樫理恵，山本翔，K. F. Karlsson，村上尚，熊谷義直，P. O. Holtz，纐纈明伯
  • 学会等名: 第42回結晶成長国内会議（NCCG-42）
  • 発表場所: 九州大学筑紫キャンパス
• [学会発表] 2段階原料生成HVPE法によるGaN/sapphire(0001)テンプレート上InN成長
  • 著者名/発表者名: 今井亮太，山本翔，富樫理恵，村上尚，熊谷義直，纐纈明伯
  • 学会等名: 第42回結晶成長国内会議（NCCG-42）
  • 発表場所: 九州大学筑紫キャンパス
• [備考] 所属研究室HPの成果発信欄
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/~kumagai/
• [備考] 熊谷研究室ホームページの研究成果発信欄
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/~kumagai/gakkai_H25.html
• [備考] 熊谷研究室ホームページの研究成果発信欄
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/̃kumagai/gakkai_H23.html
• [備考] 研究成果について、研究室ホームページの成果発信欄（
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/~kumagai/gakkai_H23.html
• [備考] ）を利用して公開している。