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層状BNを用いたGaN系デバイスの機械的転写

研究課題

研究課題/領域番号 26246015
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 結晶工学
研究機関弘前大学

研究代表者

小林 康之  弘前大学, 理工学研究科, 教授 (90393727)

研究分担者 岡本 浩  弘前大学, 理工学研究科, 教授 (00513342)
中澤 日出樹  弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (90344613)
研究協力者 熊倉 一英  
廣木 正伸  
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
38,350千円 (直接経費: 29,500千円、間接経費: 8,850千円)
2017年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2016年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2015年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
2014年度: 18,850千円 (直接経費: 14,500千円、間接経費: 4,350千円)
キーワード半導体 / 結晶成長 / 半導体物性 / BN / MBE / GaN / 六方晶BN / GaN系薄膜 / 機械的転写 / 分子線エピタキシー / 六方晶窒化ホウ素 / 分子線エピタキシー装置
研究成果の概要

我々は、プラズマ支援分子線エピタキシーにより(0001)サファイア基板上の3nmの膜厚の六方晶窒化ホウ素(h-BN)上に成長した100nmの膜厚のAlNバッファ層上に単結晶GaN薄膜を成長した。このh-BN/AlNバッファ層上に成長したGaN薄膜のX線回折は、h-BN層上のAlN層がGaN薄膜の結晶性を著しく向上させることを明らかにした。GaN薄膜のストリークな反射高速電子回折パターンは、平坦な表面を有する単結晶(0001)GaN薄膜がこのh-BN/AlNバッファ層上に成長したことを示した。MBEは、h-BNバッファ層上に高品質GaN薄膜を成長する手法として有望である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

六方晶窒化ホウ素(h-BN)バッファ層上にGaN系デバイス構造を成長し、h-BNを剥離層としてそのGaN系デバイス構造を機械的に転写することが可能であるが、h-BNとGaNヘテロ成長のミクロスコピックな成長機構はほとんど解明されていない。本研究は、分子線エピタキシー法により、平坦で原子レベルで膜厚制御されたh-BNバッファ層を実現し、そのh-BN上にAlNバッファ層を導入することにより、単結晶(0001)GaN薄膜が成長することを見出した。これらの知見は、そのヘテロ成長機構を解明することに貢献し、高品質な機械的転写可能なGaN系デバイス構造の実現につながり極めて重要である。

報告書

(5件)
  • 2018 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [学会発表] Plasma-assisted Molecular Beam Epitaxy Growth of GaN Thin Films on Sapphire Substrates Using h-BN/AlN Buffer Layers2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Kobayashi, K. Nakata, H. Nakazawa, H. Okamoto, M. Hiroki, K. Kumakura
    • 学会等名
      11th International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] MBEによるh-BNバッファ層を用いた(0001)サファイア基板上GaN成長2018

    • 著者名/発表者名
      小林康之、中田啓一、中澤日出樹、岡本浩、廣木正伸、熊倉一英
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Growth of Single-Crystal (0001) GaN Films on (0001) Sapphire Substrates Using h-BN Buffer Layers by Molecular Beam Epitaxy2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Kobayashi, K. Nakata, H. Nakazawa, H. Okamoto, M. Hiroki, K. Kumakura
    • 学会等名
      2018 International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] h-BN/AlNバッファ層を用いたサファイア基板上GaN薄膜のMBE成長2018

    • 著者名/発表者名
      小林康之、中田啓一、中澤日出樹、岡本浩、廣木正伸、熊倉一英
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Growth of GaN-based Semiconductors on h-BN Release Layers2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Kobayashi, K. Nakata, M. Hiroki, K. Kumakura
    • 学会等名
      4th Intensive Discussion on Nitride Semiconductor
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] MBEによる(0001)サファイア基板上BN薄膜成長2017

    • 著者名/発表者名
      小林康之、木村拓磨、中澤日出樹、岡本浩、廣木正伸、熊倉一英
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Boron Nitride Thin Films Grown on (0001) Sapphire Substrates by Molecular Beam Epitaxy2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Kobayashi, T. Kimura, H. Nakazawa, H. Okamoto, M. Hiroki, K. Kumakura
    • 学会等名
      2017 International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2020-03-30  

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