| 研究概要 |
高性能な紫外線発光素子や紫外線受光素子を作製するためには、高いAlNモル分率を有するAlGaNが必要であるが、高品質な結晶を得るためには、クラックフリーで低転位密度化の他に、結晶成長中に発生する基板の反りの抑制が必要である。本研究では、基板の反りのその場観察を行いながら、サファイア基板上への高品質AlGaNのMOVPE成長を行った。これと並行して、高性能な紫外線発光デバイス実現に向けた高品質な厚膜AlNバルク単結晶や高品質a面GaN, AlN, AlGaNを得るための実験も行った。
サファイア基板上にAlGaNよりも格子定数が小さいAlNを成長させたAlNテンプレートを用いることで、AlGaN成長前に存在した基板の反りが減少することがわかったので、基板の反りが少なくなるようにAlGaNを成長させるためには、AlNテンプレートが必要であることがわかった。また、AlN上のAlGaN成長結晶におけるAl組成が、界面では表面より低くなり、これを改善するために、原料ガスの流量の詳細な制御が必要であることがわかった。
また、反射光モニタリング装置を用いて、MOVPE結晶成長条件を詳細に検討することで、r面サファイア上に表面の平坦製に優れたa面GaN, AlN, AlGaNを得ることができた。
さらにサファイア上にエピタキシャル成長したAlNに周期的な溝を加工し、HVPE法によりAlNの厚膜成長を行うことで、表面の平坦性に優れ、転位密度が従来のAlNバルク単結晶より1桁少ない高品質なAlNバルク単結晶を得ることができた。
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