| 研究課題/領域番号 |
24K07591
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
鄭 恵貞 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (10898399)
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| 研究分担者 |
田中 敦之 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 特任准教授 (30774286)
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2027-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2026年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2025年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2024年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | GaN / Microwave annealing |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、窒化ガリウム（GaN）の加熱方法に関する革新的なアプローチを提案している。従来の方法では、主に熱伝導による加熱が行われてきたがこの研究ではGaNの極性を利用した直接加熱法としてマイクロ波加熱を導入する。一般的なマイクロ波加熱は、電場と磁場がランダムに作用するマルチモードが用いられているが、GaNのような極性がある材料を効率的に加熱するためには、極性に適したマイクロ波の当て方を採用する必要がある。本研究では、炉内に定在させた電場や磁場のみを作用させる技術を開発し、GaNの結晶方位とマイクロ波の電場/磁場ベクトルとの関係が加熱効果に与える影響を明らかにすることを目指している。
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| 研究実績の概要 |
【国際学会】
Heajeong Cheong, Takashi Nakamura, Atsushi Tanaka, Hiroshi Amano,
“Investigation of Heating Response of GaN using Single-Mode Microwave Annealing and Development of Heating Process”, 12th International Workshop on Nitride Semiconductors (IWN2024) Hawai'I (USA) (2024.11)
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
今年度は、GaNのパラメータである極性の向きとキャリア濃度とマイクロ波のパラメータである電場・磁場の作用及びそのベクトルの向きの関連性について、まずはGaNの極性の向きと電場/磁場ベクトルの向きを様々に組み合わせた際の昇温速度や到達温度を調査を行った。マイクロ波の電場のみもしくは磁場のみが基板に作用する条件でいくつか実験を行った。
TM110 モード(磁場が大きく作用する)で結晶方位と磁場のベクトルの位置関係をいくつか変えながら低抵抗のGaN基板の加熱を行った結果、磁場を作用させた場合は今回見た範囲では加熱に大きな結晶方位依存性は見られなかった。一方、図4(b)のTM010 モード(電場が大きく作用する)ではｃ軸の向き（GaN結晶はこの向きに分極している）が電場と平行な場合に特に大きく加熱ができる結果が得られた。これらの結果から電場や磁場と結晶方位の関係が加熱の可否や温度の制御性に影響を与えることが分かったので、今後結晶方位と電場/磁場ベクトルの関係性をさらに詳しく調べていくとともに、キャリア濃度依存性等もこのようなマイクロ波加熱を用いることで、GaNを直接加熱し、最大で昇温367℃/secで急加熱、404℃/secで急冷することができた。また、サンプルが割れることはなかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
①マイクロ波の出力に関しては、GaN試料の大きさと共に昇温速度や到達温度に影響するというのが主な項目であると考えられるので、これについては進めて行くくうえで自然と得られるデータであると考えている。
②一方マイクロ波の周波数に関しては材料の格子定数や極性の大きさに応じて、より温めやすい周波数が違うというような働きをするはずである。これもマイクロ波の加熱をとらえる上では重要な要素であるが、今回は違う材料でも普遍的に扱うためのデータ収集よりは、GaNに限ってアニールプロセスとしての応用も睨みつつ研究を行いたいため、周波数の影響についてはまずは優先度は低めでよいと考えている。
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