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ナイトライド半導体結晶中の転位の運動特性と電子・光学物性の解明

公募研究

研究領域窒化物光半導体のフロンティア-材料潜在能力の極限発現-
研究課題/領域番号 21016002
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東北大学

研究代表者

米永 一郎  東北大学, 金属材料研究所, 教授 (20134041)

研究分担者 大野 裕  東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (80243129)
徳本 有紀  東北大学, 金属材料研究所, 助教 (20546866)
太子 敏則  東北大学, 金属材料研究所, 助教 (90397307)
研究期間 (年度) 2009 – 2010
研究課題ステータス 完了 (2010年度)
配分額 *注記
7,000千円 (直接経費: 7,000千円)
2010年度: 3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2009年度: 3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
キーワードナイトライド / 格子欠陥 / ナノ材料 / 結晶工学 / 結晶成長 / 転位
研究概要

高機能ナイトライドの実現に向けた障害が転位欠陥であり、その発生の抑制・不活性化など材料制御技術の開発が焦眉の課題である。特に、我々は結晶成長時に他の点欠陥・不純物と反応していないフレッシュな転位を導入し、その転位自身の有する固有の電子・光学物性を解明することを主たる目的とする。本年度、以下の成果を得た。
(1)高温9000Cでの塑性変形によって導入されたフレッシュな転位を有するGaNについて、基底面上の転位は部分転位に拡張し、浅く非発光の電子準位を有すること、一方、柱面上の転位は拡張せず、深い発光性の準位を有する特徴を見出し、さらにそれらに基づいて化合物半導体中の転位の関する普遍的特性を明らかにした。
(2)同じく高温で塑性変形したGaN結晶について、陽電子消滅法による評価を行い、陽電子の消滅寿命が著しく増加すること、すなわち塑性変形によって高密の度空孔型点欠陥が導みされることを見出した。
(3)サファイア基板上に準備したGaNバッファ層から一定方位のGaN薄膜が優先的に成長する過程について、高分解能電子顕微鏡観察による結晶構造解析を行い、バッファ層中でc軸方位とa軸方位の結合ボンドの間でのミスボンディング機構が存在することを発見した。

報告書

(2件)
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2011 2010 2009

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (11件)

  • [雑誌論文] Optical properties of fresh dislocations in GaN2011

    • 著者名/発表者名
      I.Yonenaga, Y.Ohno, T.Taishi, Y.Tokumoto, H.Makino, T.Yao, Y.Kamimura, K.Edagawa
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 318 ページ: 415-417

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrical current flow at conductive nanowires formed in GaN thin films by a dislocation template technique2010

    • 著者名/発表者名
      S.Amma, Y.Tokumoto, K.Edagawa, N.Shibata, T.Mizoguchi, T.Yamamoto, Y.Ikuhara
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 96

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-Quality p-Type ZnO Films Grown by Co-Doping of N and T on Zn-Face ZnO Substrates2010

    • 著者名/発表者名
      S.Park, T.Minegishi, D.Oh, H Lee, T.Taishi, J.Park, M.Jung, J.Chang, I.Im, J.Ha, S.Hong, I.Yonenaga, T.Chikyow, T.Yao
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 3

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation of the crystallinity of N and Te codoped Zn-polar ZnO films grown by plasma-assisted molecular-beam epitaxy2010

    • 著者名/発表者名
      S.H.Park, T.Minegishi, H.J.Lee, J.S.Park, I.H.Im, T.Yao, D.C.Oh, T.Taishi, I.Yonenaga, J.H.Chang
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 108

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Atomic structure of threading dislocations in AlN thin films2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Tokumoto, N.Shibata, T.Mizoguchi, T.Yamamoto, Y.Ikuhara
    • 雑誌名

      Physica B 404

      ページ: 4886-4888

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recent knowledge on strength and dislocation mobility in wide bandgap semiconductors2009

    • 著者名/発表者名
      I.Yonenaga, Y.Ohno, T.Taishi, Y.Tokumoto
    • 雑誌名

      Physica B 404

      ページ: 4999-5001

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of electrically conductive nanowires using high-density dislocations in AlN thin films2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Tokumoto, S.Amma, N.Shibata, T.Mizoguchi, K.Edagawa, Y.Ikuhara
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics 106

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrical conduction along dislocations in plastically deformed GaN2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Kamimura, T.Yokoyama, H.Oiwa, K.Edagawa, I.Yonenaga
    • 雑誌名

      IOP Conference Series, Materials Sciencee and Engineering 3

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [雑誌論文] Investigation on the ZnO:N films grown on(0001)and(0001)ZnO templates by plasma-assilted molecular beam epitaxy2009

    • 著者名/発表者名
      S.H.Park, J.H.Chang, T.Minegishi, J.S.Park, I.H.Im, M.Ito, T.Taishi, S.K.Hong, D.C.Oh, M.W.Cho, T.Yao
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth 311

      ページ: 2167-2171

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 低温堆積GaNバッファ層の結晶化初期段階における成長方位の変化2011

    • 著者名/発表者名
      徳本有紀、李賢宰、大野裕、八百隆文、米永一郎
    • 学会等名
      日本物理学会2011春
    • 発表場所
      新潟大学(新潟市)
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] ZnO中のプリズム面上転位の光学特性2011

    • 著者名/発表者名
      大野裕、藤井克司、八百隆文、米永一郎
    • 学会等名
      日本物理学会2011春
    • 発表場所
      新潟大学(新潟市)
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] The susceptibility of optical properties of GaN and ZnO to fresh dislocations2010

    • 著者名/発表者名
      I.Yonenaga
    • 学会等名
      13th International Conference on Extended defects in Semiconductors
    • 発表場所
      Brighton(イギリス)
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Energy levels of dislocations in h-GaN and h-ZnO2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Ohno, Y.Tokumoto, I.Yonenaga
    • 学会等名
      13th International Conference on Extended defects in Semiconductors
    • 発表場所
      Brighton(イギリス)
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Optical properties of fresh dislocations in GaN and ZnO2010

    • 著者名/発表者名
      I.Yonenaga, Y.Ohno, T.Taishi, Y.Tokumoto, Y.Kamimura, K.Edagawa
    • 学会等名
      The 16th International Conference on Crystal Growth (ICCG-16)
    • 発表場所
      Beijinh(中国)
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] ワイドギャップ半導体の転位の運動特性と光学特性について2009

    • 著者名/発表者名
      米永一郎、大野裕、太子敏則、徳本有紀
    • 学会等名
      日本学術振興会ワイドギャップ半導体光・電子デバイス第162委員会・研究会
    • 発表場所
      主婦会館プラザエフ(東京都)
    • 年月日
      2009-10-02
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Dislocations in wide band gap semiconductors2009

    • 著者名/発表者名
      米永一郎, 大野裕, 太子敏則, 徳本有紀
    • 学会等名
      28th Electronic Materials Symposium
    • 発表場所
      ラフォーレ琵琶湖(滋賀県)
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Strength and dislocation mobility in wide bandgap semiconductors2009

    • 著者名/発表者名
      米永一郎, 大野裕, 太子敏則, 徳本有紀
    • 学会等名
      25th International Conference on Defects in Semiconductors
    • 発表場所
      Ioffe Institute(ロシア)
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Effects of dislocations on optical properties of wide bandgap GaN and ZnO2009

    • 著者名/発表者名
      米永一郎, 大野裕, 太子敏則, 徳本有紀
    • 学会等名
      25th International Conference on Defects in Semiconductors
    • 発表場所
      Ioffe Institute(ロシア)
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Atomic structure of threading dislocations in AlN thin films2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Tokumoto, N.Shibata, T.Mizoguchi, T.Yamamoto, Y.Ikuhara
    • 学会等名
      25th International Conference on Defects in Semiconductors
    • 発表場所
      Ioffe Institute(ロシア)
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] In-situ analysis of optical properties of nanostructures in TEM2009

    • 著者名/発表者名
      大野裕
    • 学会等名
      The 20th Frontiers of Electron Microscopy in Materials Science
    • 発表場所
      Huis Ten Bosch(長崎県)
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2018-03-28  

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