原料分子制御法によるAlNおよびAlGaN混晶の厚膜エピタキシャル成長

2007 年度 実績報告書

• 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: 18069004
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 纐纈 明伯 東京農工大学, 大学院・共生科学技術研究院, 教授 (10111626)
• 研究分担者: 熊谷 義直 東京農工大学, 大学院・共生科学技術研究院, 准教授 (20313306) ; 村上 尚 東京農工大学, 大学院・共生科学技術研究院, 助教 (90401455)
• キーワード: 窒化物半導体 / 厚膜エピタキシー / 自立基板結晶 / A1系窒化物 / 原料分子制御法 / HVPE成長 / A1N / A1GaN

研究概要

平成19年度の本研究分野の研究計画およびその成果について述べる。
1.高品質AINの厚膜成長を目指す
AI系原料としてAICI_3を用いる原料分子制御HVPE法による高品質でかつ厚膜成長条件の確立を行った。その成果は、Jpn. J. Appl. Phys. 46 (2007) L389-L391「Preparation of a Freestanding AIN Substrate by Hydride Vapor Phase Epitaxy at 1230℃ Using (lll)Si as a Starting Substrate」にて発表。
2.均一なAlGaN三元混晶の厚膜成長を目指す
AlCl_3-GaCl系を用いた原料分子制御HVPE法により、気相-固相関係を明らかにするとともに、成長膜厚および析出組成の均一性が5%以内の均一成長に成功した。J. Cryst. Growth 305(2007)335-339「HVPE growth of AlxGal-xN ternary alloy using A1C13 and GaCl」などに発表。
3.熱力学解析成長シュミレーションによる最適な成長条件の探索AIN, AlGaNおよびlnNの成長条件と成長の駆動力の関係を明らかにした。例えば、J. Cryst.Growth 305 (2007) 57-61「Hydride vapor phase epitaxy of InN by the formation of InC13 using In metal andCI2」などに発表。
4.結晶評価成長
作製した厚膜エピタキシヤル膜の物性評価を、X線回折、光吸収、CL測定、および昨年度経費でマップ部分のソフトを購入したPL測定、およびレーザーラマンを用いて結晶評価を行った。

研究成果

• [雑誌論文] In situ Gravimetric Monitoring of Decomposition Rate on Surface of (1012) R-Plane Sapphire for High-temperature Growth of Nonpolar AIN (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Akiyama, H. Murakami, Y. Kumagai, and A. Koukitu
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 47 ページ: 3434-3437
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical Analysis for Surface Reconstruction of AIN and InN in the Presence of Hydrogen (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Suzuki, R. Togashi, H. Murakami, Y. Kumagai, and A. Koukitu
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 46 ページ: 5112-5115
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analyses of GaN (0001) and surfaces by highly-charged ions (2007)
  • 著者名/発表者名: K.Motohashi, K. Hosoya, M. Imano, S. Tsurubuchi and A.Koukitu
  • 雑誌名: Surface Science 601 ページ: 5304-5308
  • 査読あり
• [雑誌論文] Properties of Fe-dopcd semi-insulating GaN substrates for high-frequency device fabrication (2007)
  • 著者名/発表者名: J.A. Freitas Jr., J.G. Tischler, J.-H. Kim, , Y. Kurnagai and A. Koukitu
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 305 ページ: 403-407
  • 査読あり
• [雑誌論文] Al- and N-polar AIN laters layers on c-plane sapphire substrates by modified flow-modulation MOCVD (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Takeuchi, H. Shimizu, R.Kajitami, K. Kawasaki, T.Kinoshita, K. Takada, H. Murakami, Y.Kumagai, Y. Kumagai, A. Koukitu, T. Koyama, S.F.Chichibue, Y. Aoyagi
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 305 ページ: 360-365
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improvement of AIN crystalline quality with high epitaxial growth ratc by hydridc vapor phase epitaxy (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Nagashima, M. Harada, A. Hakomori, H, Yanagi, H. Fukuyama, Y. Kumagai, A. Koukitu, K. Takada
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 305 ページ: 355-359
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polarity dependence of AIN {0001} decomposition in flowing H2 (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Kumagai, K. Akiyama, R. Togashi, H. Murakami, M. Takeuchi, T. Kinoshita, K. Takada, Y. Aoyagi, A. Koukitu
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 305 ページ: 366-371
  • 査読あり
• [雑誌論文] HVPE growth of AlxGal-xN tcrnory alloy using ALCl3 and GaCl (2007)
  • 著者名/発表者名: Akinori Koukitu, Takayoshi Yamane, Fumitaka Satoh, Hisashi Murakami, Yoshinao Kumagai
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 305 ページ: 335-339
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical study of the relationship between growth condition and atomic arrangement of InGaN (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Kangawa, K. Kakimoto, T. Ito, A. Koukitu
  • 雑誌名: Physica status solide(b) 224 ページ: 1784-1788
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of hydrogen coverage on Si{111} substrate on the growth of GaN buffer layer (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsuo, Y. Kangawa Rie Togashi, K. Kakimoto and A. Koukitu
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 300 ページ: 66-69
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-speed epitaxial growth AIN above 1200 ºC by hydride vapor phase epitaxy (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Nagashima, M. Harada, H. yanagi, Y. kumagai, A. Koukitu, K.Takada
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 300 ページ: 42-44
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth of thick AlxGal-xN ternary alloy by hydride vapor phase epitaxy (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Yamane, F. Satoh, H. Murakami, Y. Kumagai and A. Koukitu
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 300 ページ: 164-167
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydride vapor phase epitaxy of InN by the formation of InCl3 using In metal and Cl2 (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Kumagai, J. Kikuchi, Y. Nishizawa, H; Murakami, and A Koukitu
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 300 ページ: 57-61
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ab initio calculation for the decomposition proces of GaN (0001) and (000-1) surfaces (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Suzuki, R. Togashi, H. Murakami, Y. Kumagai and A. Koukitu
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 310 ページ: 1632-1636
  • 査読あり
• [雑誌論文] First-Principles Calculation and X-ray Absorption Fine Structure Analys is of Fc Doping Mcchanism for Scomi-Inaulating CaN Crowth on GaAs Substrates (2007)
  • 著者名/発表者名: R. Togashi, F. Sato, H. Murakami, J. Iihara, K. Yamaguchi, Y. Kumagai, A. Koukitu
  • 雑誌名: Pysica State Solide 244 ページ: 1862-1866
  • 査読あり
• [雑誌論文] In situ GraVimetric Monitoring of Decomposition Rate on the Surface of (0001) c-plane Sapphire for the High Temperature Growth of AIN (2007)
  • 著者名/発表者名: K. Akiyama, T. Araki, H. Murakami, Y. kumagai, and A. koukitu
  • 雑誌名: Pysica State Solide 4 ページ: 2297-2300
  • 査読あり
• [雑誌論文] A new system for growing thick InN layers by hydride vapor phase epitaxy (2007)
  • 著者名/発表者名: J. Kikuchi, Y. Nishizawa, H. Murakami, Y. Kumagai, A. Koukitu
  • 雑誌名: Pysica State Solide 4 ページ: 2419-2422
  • 査読あり
• [学会発表] In situグラヴィメトリック法によるNH3雰囲気下(ooo1)c面サファイア表面反応メカニズム (2008)
  • 著者名/発表者名: 秋山和博, 石井泰寛, 村上 尚, 熊谷義直, 纐纈明伯
  • 学会等名: 第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 千葉県、日本大学
  • 年月日: 2008-03-29
• [学会発表] Theoretical study of the decomposition of AIN in a hydrogen atmospher (2007)
  • 著者名/発表者名: U. Panyukova, H. Suzuki, R. Togashi, H. Murakami, Y. Kumagai, A. Koukitu
  • 学会等名: 結晶工学分科会2007年年末講演会
  • 発表場所: 東京、学習院大学
  • 年月日: 2007-12-14
• [学会発表] NH_3雰囲気下(0001)c面サファイア表面反応過程のグラヴィメトリック法によるその場測定 (2007)
  • 著者名/発表者名: 秋山和博, 石井泰寛, 村上尚, 熊谷義直, 纐纈明伯
  • 学会等名: 結晶工学分科会2007年年末講演会
  • 発表場所: 東京、学習院大学
  • 年月日: 2007-12-14
• [学会発表] 第一原理計算による水素雰囲気下におけるGaN(0001)および(000-1)面の分解過程の解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 鈴木ひかり, 富樫理恵, 村上尚, 熊谷義直, 纐纈明伯
  • 学会等名: 結晶工学分科会2007年年末講演会
  • 発表場所: 東京、学習院大学
  • 年月日: 2007-12-14
• [学会発表] 固体AICI_3を用いた光加熱HVPEによるAINの高温成長 (2007)
  • 著者名/発表者名: 江里口健一, 平塚貴子, 村上尚, 熊谷義直, 大平重男, 纐纈明伯
  • 学会等名: 結晶工学分科会2007年年末講演会
  • 発表場所: 東京、学習院大学
  • 年月日: 2007-12-14
• [学会発表] In situグラヴィメトリック法によるNH_3雰囲気下(ooo1)c面サファイア表面反応メカニズム (2007)
  • 著者名/発表者名: 秋山和博, 石井泰寛, 村上谷義直, 纐纈明伯
  • 学会等名: 結晶工学分科会2007年年末講演会
  • 発表場所: 東京、学習院大学
  • 年月日: 2007-12-14
• [学会発表] Theoretical study of AIN decomposition processes in hydrogen atmosphere (2007)
  • 著者名/発表者名: U. Panyukova, H. Suzuki, R. Togashi, H. Murakami, Y. Kumagai, A. Koukitu
  • 学会等名: 15th International Conference on Crystal Growth
  • 発表場所: Utah, USA
  • 年月日: 2007-10-17
• [学会発表] High temperature growth of AIN by solid source HVPE with local heating system (2007)
  • 著者名/発表者名: Hisashi Murakami, Ken-ichi Eriguchi, Takako Hiratsuka, Uliana Panyukova, Yoshinao Kumagai, Akinori Koukutu
  • 学会等名: 5th Intemational Workshop on Bulk Nitride Semiconductors
  • 発表場所: Bahia, Brazil
  • 年月日: 2007-09-28
• [学会発表] Hydride Vapor phase epitaxy of Al_xGa<1_x>N layers on GaN substrates (2007)
  • 著者名/発表者名: Fumitaka Satoh, Hisashi Murakami, Yoshinao Kumagai, Akinori Koukitu
  • 学会等名: 5th Intemational Workshop on Bulk Nitride Semiconductors
  • 発表場所: Bahia, Brazil
  • 年月日: 2007-09-28
• [学会発表] Polarity Control of 2H-AIN templates on Si (111) grown by RF-MBE using a mode change MEE for HVPE growth (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Ohachi, H. Shimomura, N. Yamabe, K. Oride, H. Murakami, Y. Kumagai, and A. Koukitu
  • 学会等名: 5th Intemational Workshop on Bulk Nitride Semiconductors
  • 発表場所: Bahia, Brazil
  • 年月日: 2007-09-28
• [学会発表] Polarity-dependent growth of InN on Ga-and N-polar GaN surfaces byhydride vapor phase epitaxy (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Kumagai, R. Togashi, T. Kamoshita, Y. Nishizawa, H. Murakami, A. Koukitu
  • 学会等名: 5th Intemational Workshop on Bulk Nitride Semiconductors
  • 発表場所: Bahia, Brazil
  • 年月日: 2007-09-28
• [学会発表] N-polar AIN sacrificial layers grown by MOCVD for free-standing AIN substrates (2007)
  • 著者名/発表者名: Misaichi Takeuchi, Yoshinao Kumagai, Akinori Koukitsu, Yoshinobu Aoyagi
  • 学会等名: 5th Intemational Workshop on Bulk Nitride Semiconductors
  • 発表場所: Bahia, Brazil
  • 年月日: 2007-09-28
• [学会発表] Experimental and Ab-Initio Studies of Temperature Dependent InN Decomposition in Various Ambient (2007)
  • 著者名/発表者名: Rie Togashi, Tomoki Kamoshita, Yuuki Nishizawa, Hisashi Murakami, Yoshinao Kumagai, Akinori Koukitu
  • 学会等名: 7th International Conference on Nitride Semiconductors (ICNS-7)
  • 発表場所: Nevada, Lasvegas, USA
  • 年月日: 2007-09-19
• [学会発表] Groth of thin Protective AIN Layers on Sapphire Substrates at 1065℃ for Hydride Vapor Phase Epitaxy of AIN above 1300℃ (2007)
  • 著者名/発表者名: Junpei Tajima, Yuki Kubota, Rie Togashi, Hisashi Murakami, Yoshinao Kumagai, Akinori Koukitu
  • 学会等名: 7th International Conference on Nitride Semiconductors (ICNS-7)
  • 発表場所: Nevada, Lasvegas, USA
  • 年月日: 2007-09-17
• [学会発表] Characterization of a Freestanding AIN Substrate Prepared by Hydride Vapor Phase Epitaxy (2007)
  • 著者名/発表者名: Yoshinao Kumagai, Toru Nagashima, Hisashi Murakami. Kazuya Takada, Akinori Koukitu
  • 学会等名: 7th International Conference on Nitride Semiconductors (ICNS-7)
  • 発表場所: Nevada, Lasvegas, USA
  • 年月日: 2007-09-17
• [学会発表] HVPE法によるGaN基板上高品質Al_XGa_<1-x>N成長 (2007)
  • 著者名/発表者名: 村上尚, 佐藤史隆, 秋山和博, 武藤弘, 柴田克幸, 山下宗修, 熊谷義直, 纐纈明伯
  • 学会等名: 第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道、北海道工業大学
  • 年月日: 2007-09-07
• [学会発表] in situ グラヴィメトリック法によるNH3雰囲気下(0001)c面サファイア分解速度の測定 (2007)
  • 著者名/発表者名: 秋山和博, 石井泰寛, 村上尚, 熊谷義直, 纐纈明伯
  • 学会等名: 第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道、北海道工業大学
  • 年月日: 2007-09-07
• [学会発表] si(111)基板を初期基板に用いたHvPE法によるAIN自立基板の作製 (2007)
  • 著者名/発表者名: 熊谷義直, 永嶋徹, 村上尚, 高田和哉, 纐纈明伯
  • 学会等名: 第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道、北海道工業大学
  • 年月日: 2007-09-07
• [学会発表] HVPE法によるSi-doped AlN成長の検討 (2007)
  • 著者名/発表者名: 久保田有紀, 田島純平, 永嶋徹, 富樫理恵, 村上尚, 熊谷義直, 柳裕之, 纐纈明伯
  • 学会等名: 第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道、北海道工業大学
  • 年月日: 2007-09-07
• [学会発表] HVPE法によるsapphire基板上AIN高温成長における中間層導入の効果 (2007)
  • 著者名/発表者名: 田島純平, 久保田有紀, 永嶋徹, 樫理恵, 村上尚, 熊谷義直, 柳裕之, 纐纈明伯
  • 学会等名: 第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道、北海道工業大学
  • 年月日: 2007-09-07
• [学会発表] 第一原理計算による水素雰囲気下におけるGaN(0001)および(000-1)面の分解過程の解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 鈴木ひかり, 富樫理恵, 村上尚, 熊谷義直, 纐纈明伯
  • 学会等名: 第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道、北海道工業大学
  • 年月日: 2007-09-07
• [学会発表] 様々な雰囲気下におけるN極性lnN分解の温度依存性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 富樫理恵, 鴨下朋樹, 西澤雄樹, 村上尚, 熊谷義直, 纐纈明伯
  • 学会等名: 第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道、北海道工業大学
  • 年月日: 2007-09-06
• [学会発表] GaN{0001}基板を用いたInNHVPE成長における極性制御 (2007)
  • 著者名/発表者名: 鴨下朋樹, 西澤雄樹, 富樫理恵, 村上尚, 熊谷義直, 纐纈明伯
  • 学会等名: 第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道、北海道工業大学
  • 年月日: 2007-09-06
• [学会発表] 原料分子制御HVPE法によるAIN,AIGaNおよびlnN成長 (2007)
  • 著者名/発表者名: 纐纈明伯, 熊谷義直, 村上尚
  • 学会等名: 第68回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道、北海道工業大学
  • 年月日: 2007-09-05
• [学会発表] In situ Gravimetric Monitoring of Decomposition Rate on the Surface of (10-12)r-plane Sapphire for the High Temperature Growth of non-polar AIN (2007)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Akiyama, Hisashi Murakami, Yoshinao Kumagai, Akinori Koukitu
  • 学会等名: 15th International Conference on Crystal Growth
  • 発表場所: Utah, USA
  • 年月日: 2007-08-16
• [学会発表] HVPE growth of AIN and AIGaN (2007)
  • 著者名/発表者名: Akinori Koukitu, Hisashi Murakami, Yoshinao Kumagai
  • 学会等名: 15th International Conference on Crystal Growth
  • 発表場所: Utah, USA
  • 年月日: 2007-08-16
• [学会発表] Ab initio calculation of decomposition GaN (0001) and (000-1) Surfaces (2007)
  • 著者名/発表者名: Hikari Suzuki, Rie Togashi, His ashi Murakami, Yoshinao Kumagai and Akinori Koukitu
  • 学会等名: 15th International Conference on Crystal Growth
  • 発表場所: Utah, USA
  • 年月日: 2007-08-14
• [学会発表] Influence of hydrogen inputpartial pressure on the polarity of InN on GaAs (111)A grown by metalorganic vapor phase epitaxy (2007)
  • 著者名/発表者名: Hisashi MURAKAMI, Jun-ichi TORII, Yoshinao KUMAGAI and Akinori KOUKITU
  • 学会等名: 15th International Conference on Crystal Growth
  • 発表場所: Utah, USA
  • 年月日: 2007-08-13
• [学会発表] Decomposition Rate on the Surface of (10-12)r-plane Sapphire Monitored by in situ Gravimetric Monitoring Method for the High Temperature Growth of non-polar AIN (2007)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiro Akiyama, Hisashi Murakami, Yoshinao Kumagai and Akinori Koukitu
  • 学会等名: 26th Electronic Materials Symposium (EMS-26)
  • 発表場所: 滋賀県ラフォーレ琵琶湖
  • 年月日: 2007-07-05
• [学会発表] High Temperature Growth of High-Quality AIN by Sohd-Source HVPE (2007)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Eriguchi, Hisashi Murakami, Uliana Panyukova, Yoshinao Kumagai, Shigeo Ohira, Akinori Koukitu
  • 学会等名: 26th Electronic Materials Symposium (EMS-26)
  • 発表場所: 滋賀県ラフォーレ琵琶湖
  • 年月日: 2007-07-05
• [学会発表] Effect of hydrogen partial pressure on the growth of InN layers on GaAs (111)A surfaces by metalorganic vapor phase epitaxy (2007)
  • 著者名/発表者名: Hisashi MURAKAMI, Hyun-Chol CH0, Yoshinao KUMAGAI and Akinori KOUKITU
  • 学会等名: 26th Electronic Materials Symposium (EMS-26)
  • 発表場所: 滋賀県、ラフォーレ琵琶湖
  • 年月日: 2007-07-05
• [図書] 薄膜ハンドブック (第2版) (2008)
  • 著者名/発表者名: 日本学術振興会 薄膜第131委員会編
  • 総ページ数: 1235
  • 出版者: オーム社
• [備考]
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/