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高原料利用効率ハイドライド気相成長法による高品質大面積非極性面GaN基板の開発

研究課題

研究課題/領域番号 26790044
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 結晶工学
研究機関豊橋技術科学大学

研究代表者

山根 啓輔  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80610815)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2014年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードGaN基板 / 結晶欠陥 / 非極性面 / 反り / GaN基板 / 結晶欠陥抑制 / ハイドライド気相成長 / 転位
研究成果の概要

高効率白色LEDの基板材料として、高品質GaNウエハの開発を行った。系統的に様々な面方位のGaN基板の作製を行い、{20-2-1}面において成長速度が速く(原料利用効率が高く)、低い転位密度が得られることを見出した。さらに、基板の反りの現象に関して、そのメカニズムを実験および理論の両側面から解明し、回避策を示した。得られた結果に基づき、反りを回避するための成長手法も開発した。また、欠陥密度の低減という課題については、成長初期にピラミッド状に成長させるファセット成長と表面を平坦化させる埋め込み成長とを繰り返すことで最終的に転位密度10E5cm-2台のGaN基板の作製手法を開発した。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 謝辞記載あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 7件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Alternately double-sided growth of low-curvature GaN templates on sapphire substrates using hydride vapor phase epitaxy2016

    • 著者名/発表者名
      N. Okada, H. Ihara, K. Yamane, K. Tadatomo
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi (b)

      巻: 253 号: 5 ページ: 819-813

    • DOI

      10.1002/pssb.201552783

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Origin of lattice bowing of freestanding GaN substrates grown by HVPE2016

    • 著者名/発表者名
      K. Yamane, T. Matsubara, T. Yamamoto, N. Okada, A. Wakahara, K. Tadatomo
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 119 ページ: 045707-045711

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Growth of Semipolar {20-21} GaN and {20-2-1} GaN for GaN substrate2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Hashimoto, K. Yamane, N.Okada, K. Tadatomo
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi (b)

      巻: 253 ページ: 36-44

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Positional dependence of defect distribution in semipolar (20-21) HVPE-GaN films grown on (22-43) patterned sapphire substrates2016

    • 著者名/発表者名
      T. Uchiyama, S. Takeuchi, S. Kamada, T. Arauchi, Y. Hashimoto, K. Yamane, N. Okada, Y. Imai, S. Kimura, K. Tadatomo, A. Sakai
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Phyisics

      巻: 55

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thickness and Growth Condition Dependence of Crystallinity in Semipolar (20-21) GaN Films Grown on (22-43) Patterned Sapphire Substrate2015

    • 著者名/発表者名
      S. Takeuchi, T. Uchiyama, T. Arauchi, Y. Nakamura, K. Yamane, N. Okada, K. Tadatomo, A. Sakai
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi (b)

      巻: 未定 号: 5 ページ: 1142-1148

    • DOI

      10.1002/pssb.201451562

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Crystalline property analysis of semipolar (20-21) GaN on (22-43) patterned sapphire substrate by X-ray microdiffraction2015

    • 著者名/発表者名
      T. Arauchi, S. Takeuchi, Y. Nakamura, K. Yamane, N. Okada, Y. Imai, S. Kimura, K. Tadatomo, A. Sakai
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi (b)

      巻: 未定 号: 5 ページ: 1149-1154

    • DOI

      10.1002/pssb.201451564

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Alternately-double-sided growth of low curvature GaN templates on sapphire substrate using hydride vapor phase epitaxy2015

    • 著者名/発表者名
      N.Okada, T. Yamamoto, H. Ihara, K. Yamane, K. Tadatomo
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 未定

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] HVPE-grown GaN substrate with overall low dislocation density and relation between lattice bowing and defects2017

    • 著者名/発表者名
      N. Okada, K. Yamane, T. Matsubara, S. Goubara, H. Ihara, K. Yukizane, T. Ezaki, S. Fujimoto, R. Inomoto, K. Tadatomo
    • 学会等名
      12th International Conference on Nitride Semiconductores
    • 発表場所
      Strasbourg, France
    • 年月日
      2017-07-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Bulk GaN substrate with overall dislocation density in the order of 104-105/cm2 by Hydride Vapor Phase Epitaxy2016

    • 著者名/発表者名
      S. Goubara, K. Yukizane, N. Arita, T. Matsubara, K. Yamane, R. Inomoto, N. Okada, K. Tadatomo
    • 学会等名
      International Workshop on Nitride Semiconductors
    • 発表場所
      Orlando Florida USA
    • 年月日
      2016-10-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural origin of lattice bowing of freestanding GaN substrates grown by hydride vapor phase epitaxy2016

    • 著者名/発表者名
      K. Yamane, T. Matsubara, N. Okada, A. Wakahara, K. Tadatomo
    • 学会等名
      European Materials Research Society 2016 Fall Meeting
    • 発表場所
      Warsaw University of Technology, Warsaw, Poland
    • 年月日
      2016-09-19
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Positional dependence of defect distribution in semipolar (20-21) HVPE-GaN films grown on (22-43) patterned sapphire substrates2015

    • 著者名/発表者名
      T. Uchiyama, S. Takeuchi, S. Kamada, T. Arauchi, Y. Hashimoto, K. Yamane, N. Okada, Y. Imai, S. Kimura, K. Tadatomo, A. Sakai
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Growth of III-Nitrides
    • 発表場所
      アクトシティ浜松、 静岡県浜松市
    • 年月日
      2015-11-08
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] X線マイクロ回折法による半極性面(20-21)GaN厚膜の欠陥分布評価2015

    • 著者名/発表者名
      内山星郎, 竹内正太郎, 荒内琢士, 橋本健宏, 山根啓輔, 岡田成仁, 今井康彦, 木村滋, 只友一行, 酒井朗
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場, 愛知県名古屋市
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] PECVD法により成膜したSiO2マスクの品質がHVPE成長におけるGaNの選択成長に与える影響2015

    • 著者名/発表者名
      板垣憲広, 河原慎, 山根啓輔, 岡田成仁, 井本良, 本山慎一, 小林貴之, 只友 一行
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場, 愛知県名古屋市
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] ハイドライド気相成長法におけるGaNファセット制御2015

    • 著者名/発表者名
      河原慎, 井原洋, 傳寶裕晶, 岡田成仁, 山根啓輔, 只友 一行
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場, 愛知県名古屋市
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Alternately-double-sided growth of low-curvature GaN template on sapphire substrate by hydride vapor phase epitaxy2015

    • 著者名/発表者名
      N.Okada, T. Yamamoto, H. Ihara, K. Yamane, K. Tadatomo
    • 学会等名
      11th International Conference on Nitride Semiconductors (ICNS-11)
    • 発表場所
      中国北京
    • 年月日
      2015-08-30
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Growth of Semipolar GaN substrates by Hydride Vapor Phase Epitaxy2015

    • 著者名/発表者名
      K. Tadatomo, T. Inagaki, N. Okada, K. Yamane, Y. Hashimoto, H. Furuya
    • 学会等名
      The Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim 2015 (CLEO-PR2015)
    • 発表場所
      韓国釜山
    • 年月日
      2015-08-24
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fabrication of semipolar free standing GaN substrate2015

    • 著者名/発表者名
      K. Tadatomo, N. Okada, K. Yamane
    • 学会等名
      German-Japanese-Spanish Joint Workshop
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2015-07-11
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ハイドライド気相成長法を用いた両面成長によるGaNテンプレートの反り低減2015

    • 著者名/発表者名
      山本健志, 井原洋, 山根啓輔, 岡田成仁, 只友一行
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学, 神奈川
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 半極性面GaN基板のHVPE成長とLED応用2014

    • 著者名/発表者名
      只友一行, 岡田成仁, 山根啓輔
    • 学会等名
      第55回真空に関する連合講演会
    • 発表場所
      大阪府立大学, 大阪
    • 年月日
      2014-11-18 – 2014-11-20
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Fabrication of semipolar freestanding GaN substrates2014

    • 著者名/発表者名
      K.Tadatomo, N. Okada, K. Yamane, H. Furuya, Y. hashimoto
    • 学会等名
      Summer School of PolarCoN
    • 発表場所
      Bensheim Germany
    • 年月日
      2014-09-25
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] X線回折法による半極性(20-21)GaN膜の膜厚・成長条件依存性評価2014

    • 著者名/発表者名
      内山星郎, 竹内正太郎, 荒内琢士, 橋本健宏, 中村芳明, 山根啓輔, 岡田成仁, 只友一行, 酒井朗
    • 学会等名
      2014年第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学, 北海道
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 周期溝加工(22-43)サファイア基板上半極性面(20-21)GaNの微視的結晶構造解析2014

    • 著者名/発表者名
      [63]荒内琢士, 竹内正太郎, 橋本健宏, 中村芳明, 今井康彦, 山根啓輔, 岡田成仁, 木村滋, 只友一行, 酒井朗
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学, 北海道
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] HVPE成長した半極性{20-21}面と{20-2-1}面GaNの結晶性比較2014

    • 著者名/発表者名
      [62]橋本健宏,稲垣卓志, 中尾洸太, 山根啓輔,岡田成仁,只友一行
    • 学会等名
      第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学, 北海道
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Crystalline Property Analysis of Semipolar (20-21) GaN on (22-43) Patterned Sapphire Substrate by X-ray Microdiffraction2014

    • 著者名/発表者名
      T. Arauchi, S. Takeuchi, Y. Nakamura, Y. Imai, K. Yamane, N. Okada, K. Tadatomo, A. Sakai
    • 学会等名
      International Workshop on Nitride Semiconductors (IWN 2014)
    • 発表場所
      WROCŁAW, Poland
    • 年月日
      2014-08-24 – 2014-08-29
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Thickness and Growth Condition Dependence of Crystallinity in Semipolar (20-21) GaN Films Grown on (22-43) Patterned Sapphire Substrate2014

    • 著者名/発表者名
      T. Uchiyama, S. Takeuchi, T Arauchi, Y. Nakamura, K. Yamane, N. Okada, K. Tadatomo, A. Sakai
    • 学会等名
      International Workshop on Nitride Semiconductors (IWN 2014)
    • 発表場所
      WROCŁAW, Poland
    • 年月日
      2014-08-24 – 2014-08-29
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Origin of Lattice Bowing of Freestanding GaN Substrates2014

    • 著者名/発表者名
      K. Yamane, T. Yamamoto, T. Inagaki, N. Okada, K. Tadatomo
    • 学会等名
      International Workshop on Nitride Semiconductors (IWN 2014)
    • 発表場所
      WROCŁAW, Poland
    • 年月日
      2014-08-24 – 2014-08-29
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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