GaAsを種結晶として用いたバルクGaN単結晶基板の作製

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09555002
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 長谷川 文夫 筑波大学, 物理工学系, 教授 (70143170)
• 研究分担者: 碓井 彰 NEC光, 超高周波デバイス研究所, 担当部長 ; 末益 崇 筑波大学, 物理工学系, 講師 (40282339)
• キーワード: GaN / ハライド気相成長 / HVPE / GaN基板 / 青色レーザ・ダイオード / GaAs基板 / 六方晶GaN

研究概要

平成11年度、既に企業によりInGaN/GaN系レーザ・ダイオードの出荷が始まり、バルクGaN基板に対する要求がますます強くなっている。本研究の目的は、ハライド気相成長(HVPE)により、GaAs(111)基板上への六方晶GaNの厚膜成長を行い、GaAs基板を除去してfree standing GaN基板を得ることである。
昨年度、3段階の成長をすることにより、GaAs基板上にも1000℃でGaNのHVPE成長が出来るとの初歩的結果を得た。しかしながら、再現性が今一つ悪く、free standing GaN基板を得るに至らなかった。
本年度は、再現性、基板位置依存性、V/III比依存性、基板ホルダー形状、成長領域のガスの流れ依存性について検討した。また、MOMBE法でAlN bufferの効果についても調べた。その結果、次ぎのようなことが明らかになった。
1.GaAs(111)B面よりもGaAs(111)A面の方がNH_3に浸食されやすい。
2.非常に大きな基板位置依存性がある。---GaClとNH_3の混合点から遠くなると急激に成長速度が下がり、結晶性も低下する。
3.流速によって、またV/III比によって表面状態が大きく変わる。---流速は遅い方が、V/III比は小さい方が表面状態はよくなる傾向がある。
4.AlN buffer上にはより高配向、高品質の六方晶GaNが成長する。
残念ながら、まだGaAs基板上でfree standing GaNを得るに至っていない。

研究成果

• [文献書誌] T.Nakayama,---F.Hasegawa: "Superiority of an AlN Intermedeate or Buffer Layer for---"To be presented at 3rd Int.Symp.on Blue Laser and Light Emitting Diodes,Berlin,Germany,2000,. Marth. (2000)
• [文献書誌] F.Hasegawa,etal.: "One possibility of obtaining bulk GaN:halide VPE---"To be published in IEICE Trans.Electron.(invited). 82-C. (2000)
• [文献書誌] M.Sasaki,---F.Hasegawa,: "CBE Growth of GaN on GaAs(001)and(111)B Substrates---"J.Cryst.Growth.. 209,2-3. 373-377 (2000)
• [文献書誌] T.Suemasu,M.Sakai and F.Hasegawa: "Optimum thermal-cleaning condition of GaAs surfaces---"J.Cryst.Growth.. 209,2-3. 267-271 (2000)
• [文献書誌] F.Hasegawa,etal.: "Thick GaN growth on GaAs(111) substrates at 1000℃ with HVPE."Phys.Stat.Sol.(a). 178. 421-424 (1999)
• [文献書誌] F.Hasegawa,etal.: "Thick and smooth hexagonal GaN growth on GaAs(111)---"Jpn.J.Appl.Phys.,. 38(7A). L700-L702 (1999)