| 研究課題/領域番号 |
24656198
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| 研究種目 |
挑戦的萌芽研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 研究分野 |
電子・電気材料工学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
八百 隆文 東北大学, 学際科学国際高等研究センター, 客員教授 (60230182)
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| 研究分担者 |
佐藤 忠重 東北大学, 学際科学国際高等研究センター, 客員准教授 (20611776)
岡野 真也 東北大学, 学際科学国際高等研究センター, 客員研究員 (60628270)
粕谷 厚生 東北大学, 学際科学国際高等研究センター, 教育研究支援員 (10005986)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2013-03-31
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| 研究課題ステータス |
中途終了 (2012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)
2013年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2012年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
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| キーワード | 窒化ガリウム / m面GaN基板 / ハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ） / 積層欠陥 |
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| 研究概要 |
極性を持つｃ面GaN基板の限界を打ち破るものとして無極性のm面GaN基板が注目されているが、実用化の観点から最も有望なＨＶＰＥ法による高品質m面ＧａＮ自立基板成長に成功した例は無い。本研究は高品質m面GaN自立基板のHVPE成長技術開発を目的とする。高品質m面GaN自立基板成長における問題は成長中の双晶出現にある。双晶抑制のため、a方向に微傾斜したm面サファイア基板上にGaNを成長する技術を開発した。すなわち、微傾斜サファイア基板表面をアニールによって原子層オーダー段差を持つように調整し、ステップ成長する＋c方向のGaN結晶核を優先成長させることによって、サファイヤ基板上に成長したm面ＧａＮ厚膜の積層欠陥積層欠陥密度＜５Ｅ４／cmと低減化させることに成功した。従来の報告の積層欠陥密度>3Ｅ５／cmに比較して大幅な積層欠陥減少を実現した。次の課題の自然剥離による自立基板作製に関しては、蒸発が容易なバッファー層（EBL層）として、(NH4Cl層とGaNナノコラムの混在層を用いることによって、GaN高温層(HT-GaN)成長温度までの昇温過程でHN4Cl層は蒸発し界面にはGaNナノコラムが形成される条件を見いだした。これによって、成長後の降温過程で熱応力によって界面剥離が起こり、残留歪の小さい自立基板が得られることを見いだした。さらに、厚膜化の過程で、クラック形成の問題に遭遇した。クラック形成を防ぐために、上記ＥＢＬバッファー層の最適化、昇温過程の最適化条件を求め、最終的には１０ｍｍｘ１０ｍｍサイズで膜厚４００ミクロンで、積層欠陥積層欠陥密度＜５Ｅ４／cmのｍ面ＧａＮ基板作製に成功した。
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