超ワイドギャップAlN系半導体の超高温エピタキシャル成長による低転位化とデバイス

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15206003
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 研究機関: 名城大学
• 研究代表者: 天野 浩 名城大学, 理工学部, 教授 (60202694)
• 研究分担者: 上山 智 名城大学, 理工学部, 助教授 (10340291)
• キーワード: AIN / 超高温MOVPE / 紫外レーザダイオード / 紫外発光ダイオード / ホモエピタキシャル成長

研究概要

GaN系およびGaInN系ナイトライドは、本申請者等が開発した低温堆積層によるサファイア基板の表面制御法が世界標準となり、既に青色LED、緑色LED、白色LEDや紫色LDなどへ応用され、実用化している。ナイトライドの応用は可視光に留まらない。癌細胞・殺菌への照射死滅・DNA選別、近視治療、皮膚病治療など生体応用、色彩制御型高効率・長寿命・高性能照明等への応用、エキシマレーザを代替する超高精細加工等、紫外〜深紫外発光素子はAIN系ナイトライドによってのみ実現可能である。
従来、AIN系ナイトライドは1,300℃程度で製膜が行われていたが、本申請者は独自の表面泳動の実験より、高品質エピタキシャルAIN膜を得るためには、(1)AIN基板上に製膜すること、および(2)1,800℃以上の高温で製膜することが必要であることを見出した。本研究の目的は、結晶品質としてはいまだ未開拓の超ワイドギャップAIN系半導体の開発のため、1.AIN基板の開発、2.ALN基板上への1800℃での超高温MOVPE法による低転位ALN薄膜の成長、および
3.低転位AIN薄膜上へのALGaN量子構造による深紫外発光・受光素子の開発を目指す。
本年度は、従来のサファイア基板上におけるAIGaN系発光素子を試作し.高効率発光には転位密度の低減が必須であること、および従来の成長法によるp型伝導性制御の限界を明らかにした。また、昇華法を用いてAINを成長させ、自然核発生、およびSiC基板上に大きさ4mm角程度までの単結晶AINを得ることに成功した。

研究成果

• [文献書誌] H.Amano, S.Takanami, M.Iwaya, S.Kamiyama, I.Akasaki: "Group-III Nitride-Based UV-Light Emitting Devices"Phys.Stat.Sol.(a). 195. 491-495 (2003)
• [文献書誌] R.Liu' A.Bell, F.Ponce, D.Cherns, H.Amano, I.Akasaki: "Distinct Magnesium Incorporation Behavior in Laterally Grown AlGaN"Mat.Res.Soc.Symp.Proc.. 743. 27-34 (2003)
• [文献書誌] D.Cherns, Y.Wang, R.Liu, F.Ponce, H.Amano, I.Akasaki: "Hollow Core Dislocations in Mg-Doped AlGaN"Mat.Res.Soc.Symp.Proc.. 743. 609-614 (2003)
• [文献書誌] E.Valcheva, T.Paskova, G.Z.Radnoczi, L.Hultman, B.Monemar, H.Amano, I.Akasaki: "Growth-induced defects in AlN/GaN superlattices with different periods"PHYSICA B. 340-342. 1129-1132 (2003)
• [文献書誌] H.Amano: ""Nitride Semiconductors",Handbook on Materials and Devices,"Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.KGaA, Weinheim(Edited by P.Ruterana, M.Albrecht, J.Neugebauer). 664 (2003)