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2008 年度 実績報告書

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

計画研究

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 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 / Al系窒化物 / 原料分子制御法 / HVPE成長 / AIN / AIGaN
研究概要

窒化物半導体材料は深紫外領域から赤外領域までの広大なエネルギー領域をカバーする材料として、青紫色材料以外への応用に関しても世界的に注目されている。結晶品質そのものが新機能素子の実現や素子性能を決めてしまうと言っても過言ではない状況の中で、本研究では原料分子を制御した新しい気相成長法により窒化物半導体の高品質基板結晶の実現を目的として研究を進めている。具体的には、(1) 石英反応管と反応しないAl原料の利用、(2) 生成の自由エネルギー変化が大きく高温成長や高速成長が期待できるIn原料の利用により、高品質なAIN, InNおよびAIGaNの厚膜エピタキシャル成長を目的とした。
平成20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
特に、成長温度、原料送入V/III比の確率を行うとともに、基板結晶からの剥離技術の確立を行った。
2. 均一なAIGaN三元混晶の厚膜成長を目指す
熱力学解析結果を元にして、AICl_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
3. 熱力学解析成長シュミレーションによる最適な成長原料探索
Si汚染の少ない原料分子の探索を熱力学解析により行った
4. 成長装置の改良
より安定した成長を得るために、ヒータを購入し設置した。これにより、2インチで1500℃までの加熱が可能になった

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (8件)

  • [雑誌論文] Polarity control and preparation of AIN nano-islands by hydride vapor phase epitaxy2009

    • 著者名/発表者名
      T. Nagashima, K. Hironaka, M. Ishizuki, Y. Kumagai, A. Koukitu, K. Takada
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi(c) (印刷中)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-Separation of a Thick AIN Layer from a Sapphire Substratevia Interfacial Voids Formed by the Decomposition of Sapphire2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Kumagai, J. Tajima, M. Ishizuki, T. Nagashima, H. Murakami, K. Takada, A. Koukitu
    • 雑誌名

      Applied Physics Express 1

      ページ: 045003-1-3

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of hydrogen input partial pressure on the polarity of InN on GaAs (111) A grown by metalorganic vapor phase epitaxy2008

    • 著者名/発表者名
      H. Murakami, J. Torii, H.-C. Cho, Y. Kumagai, A. Koukitu
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth 310

      ページ: 1602-1606

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ab initio calculation for the decomposition process of_GaN (0001) and (000-1) surfaces2008

    • 著者名/発表者名
      H. Suzuki, R. Togashi, H. Murakami, Kumagai, A. Koukitu
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth 310

      ページ: 1632-1636

    • 査読あり
  • [雑誌論文] In situ Gravimetric Monitoring of Decomposition Rate on Surface of (1012) R-Plane Sapphire for High-Temperature Growth of Nonpolar AIN2008

    • 著者名/発表者名
      K. Akiyama, H. Murakami, Y. Kumagai, A. Koukitu
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 47

      ページ: 3434-3437

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of a freestanding AIN substrate prepared by hydride vapor phase epitaxy2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Kumagai, T. Nagashima, H. Murakami, K. Takada, A. Koukitu
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi(c) 5

      ページ: 1512-1514

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth of thin protective AIN layers on sapphire substrates at 1065℃ for hydride vapor phase epitaxy of AIN above 1300 ℃2008

    • 著者名/発表者名
      J. Tajima, Y. Kubota, R. Togashi, H. Murakami, Y. Kumagai, A. Koukitu
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi(c) 5

      ページ: 1515-1517

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental and ab-initio studies of temperature dependent InN decomposition in various ambient2008

    • 著者名/発表者名
      R. Togashi, T. Kamoshita, Y. Nishizawa, H. Murakami, Y. Kumagai, A. Koukitu
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi(c) 5

      ページ: 1518-1521

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-temperature growth of thick AIN layers on sapphire (0001) substrates by solid source halide vapor-phase epitaxy2008

    • 著者名/発表者名
      K. Eriguchi, T. Hiratsuka, H. Murakami, Y. Kumagai, A. Koukitu
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth 310

      ページ: 4016-4019

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improvements in the crystalline quality of MOVPE-InN layers by facet controlling with hydrogen partial pressure2008

    • 著者名/発表者名
      H. Murakami, H.-C. Cho, Y. Kumagai, A Koukitu
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth 310

      ページ: 4954-4958

    • 査読あり
  • [雑誌論文] First principles study of the decomposition processes of AIN in ahydrogen atmosphere2008

    • 著者名/発表者名
      U. Panyukova, H. Suzuki, R. Togashi, Murakami, Y. Kumagai, A. Koukitu
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi(c) 5

      ページ: 3042-3044

    • 査読あり
  • [学会発表] Investigation of Polarity Dependent InN{0001} Decomposition in N_2 and H_2 Ambient2008

    • 著者名/発表者名
      R. Togashi, H. Adachi, T. Kamoshita, H. Murakami, Y. Kumagai, A. Koukitu
    • 学会等名
      International Workshop on Nitride Semiconductors 20089
    • 発表場所
      Montreux, Switzerland
    • 年月日
      2008-10-09
  • [学会発表] Progress in Preparation of Freestanding AIN Substrates by Hydride Vapor Phase Epitaxy2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Kumagai, J. Tajima, Y Kubota, M. Ishizuki, R. Togashi, H. Murakami, T. Nagashima, K. Takada, A. Koukitu
    • 学会等名
      International Workshop on Nitride Semiconductors 2008
    • 発表場所
      Montreux, Switzerland
    • 年月日
      2008-10-08
  • [学会発表] Controlled Formation of Voids at the AIN and Sapphire Interface by the Sapphire Decomposition for Self-Separation of AIN Layers2008

    • 著者名/発表者名
      J. Tajima, Y. Kubota, M. Ishizuki, T. Nagashima, R. Togashi, H. Murakami, Y. Kumagai, K. Takada, A. Koukitu
    • 学会等名
      International Workshop on Nitride Semiconductors 2008
    • 発表場所
      Montreux, Switzerland
    • 年月日
      2008-10-07
  • [学会発表] Ab Initio Calculation for an Initial Growth Process of GaN on (0001) and (000-1) Surfaces by Vapor Phase2008

    • 著者名/発表者名
      H. Suzuki, R. Togashi, H. Murakami, Y. Kumagai, A. Koukitu
    • 学会等名
      International Workshop on Nitride Semiconductors 2008
    • 発表場所
      Montreux, Switzerland
    • 年月日
      2008-10-06
  • [学会発表] In situ gravimetric monitoring of surface reactions between sapphire and NH_<3>2008

    • 著者名/発表者名
      K. Akiyama, Y. Ishii, H. Murakami, Y., Kumagai, A. Koukitu
    • 学会等名
      2nd International Symposium on Growth of III-Nitrides
    • 発表場所
      ラフォーレ修善寺, 伊豆, 静岡
    • 年月日
      2008-07-08
  • [学会発表] Theoretical investigation on the decomposition process of GaN(0001) surface under a hydrogen atmosphere2008

    • 著者名/発表者名
      H. Suzuki, R. Togashi, H. Murakami, Y. Kumagai, A. Koukitu
    • 学会等名
      2nd International Symposium on Growth of III-Nitrides
    • 発表場所
      ラフォーレ修善寺, 伊豆, 静岡
    • 年月日
      2008-07-07
  • [学会発表] Preparation of a crack-free AIN template layer on sapphire substrate by hydride vapor phase epitaxy at 1450℃2008

    • 著者名/発表者名
      J. Tajima, H. Murakami, Y. Kumagai, K. Takada, A. Koukitu
    • 学会等名
      2nd International Symposium on Growth of III-Nitrides
    • 発表場所
      ラフォーレ修善寺, 伊豆, 静岡
    • 年月日
      2008-07-07
  • [学会発表] Improvements in crystalline quality of MOVPE-InN layers by facet controlling with hydrogen partial pressure2008

    • 著者名/発表者名
      H. Murakami, H.-C. Cho, Y. Kumagai, A. Koukitu
    • 学会等名
      14th International Conference of Metalorganic Vapor Phase Epitaxy
    • 発表場所
      Metz, France
    • 年月日
      2008-06-04

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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