エピタキシャル薄膜における極性構造の原子レベル理解と新機能探索

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14703024
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 角谷 正友 静岡大学, 工学部, 助手 (20293607)
• キーワード: 窒化物半導体 / 極性構造 / 硝酸溶液処理 / 光触媒効果

研究概要

サファイア基板上に成長するGaN薄膜の極性構造を制御する新しい基板処理方法と2つの極性構造の異なるGaN薄膜を同時に1つの基板上に成長させる方法を開発した。新しい基板処理法として、高温水素ガスアロー下で処理したサファイア基板を硝酸溶液で処理すると、その上に成長したGaN薄膜の極性構造がN面になることを発見した。両極性面同時成長方法として、部分的に硝酸処理することによって、MOCVD法で初めて1つのサファイア基板上にGa面とN面GaN薄膜を平面的に分離して成長させることができた。硝酸処理という低温プロセスが、有機金属化学堆積法(MOCVD)では困難とされていた両極性面を持つGaN薄膜を同時に同一のサファイア基板上に平面的に制御させて成長させることができたからである。
GaNのバンドギャップは3.4eVで光触媒効果が顕著に現れるTiO_2のそれと近いことに着目して、GaNの極性を制御した薄膜においても光触媒効果について検討した。東工大鯉沼・松本グループと共同で実験したところ、光触媒効果がGaNにも存在することが確かめられた。興味深いことに極性依存性が見られ、Ga面GaN薄膜で大きな特性が得られることがわかった。

研究成果

• [文献書誌] M.Sumiya, S.Fuke: "Review of polarity determination and control of GaN"MRS Internet J.of Nitride Semicond.Res. 9. 1-35 (2004)
• [文献書誌] T.Ohsawa, Y.Yamamoto, M.Sumiya, Y.Matsumoto, H.Koinuma: "Combinatorial STM study of Cr deposited on Anatase TiO_2 (001) surface"Langumur. (accepted). (2004)
• [文献書誌] M.Takabe, M.Sumiya, S.Fuke: "HNO_3 treatment of sapphire for management of GaN polarity in MOCVD method : Comparison of the properties of +c and -c GaN region'Systematic analysis and control of low-temperature GaN buffer layers on sapphire substrates"MRS proceeding. (accepted). Y3.3 (2004)
• [文献書誌] M.Sumiya, A.Tsukazaki, S.Fuke, A.Ohtomo, H.Koinuma, M.Kawasaki: "SIMS analysis of ZnO films co-doped with N and Ga by temperature gradient pulsed laser deposition"Applied Surface Science. 223. 206-209 (2004)
• [文献書誌] J-H.Song, Y.-Z.Yoo, T.Skiguchi, T.Nakajima, P.Ahmet, T.Chikyow, K.Okuno, M.Sumiya, H.Koinuma: "Growth of non-polar a-plane III-nitride thin films on Si (100) using non-polar plane butter layer"Phys.Stat.Sol.(c). 0/No. 7. 2520-2524 (2003)
• [文献書誌] 角谷正友(執筆分担): "イオン工学ハンドブック第4章 薄膜形成技術 4.3 CVD技術"(株)イオン工学研究所. 12 (2003)