原料分子およびナノ結晶場制御によるAlNおよびAlGaN厚膜エピタキシー

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15360004
• 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, 工学部, 教授 (10111626)
• 研究分担者: 寒川 義裕 東京農工大学, 工学部, 助手 (90327320)
• キーワード: HVPE / AlN / AlGaN / 基板結晶 / 自立基板結晶

研究概要

本研究では、HVPE(ハロゲン系気相成長法)を用いた厚膜エピタキシーによりAlNおよびAlGaNの厚膜基板結晶作製のための基礎研究を行うことを目的としている。平成15年度の目的は以下の様である。
(1)Al系HVPEの確立:通常、Al系のHVPEには大きな困難さを伴う。本研究の独創的な手法(原料分子制御)により、この困難さを打開する。
(2)初期基板の選定:サファイヤを初めとする種々の初期基板候補があるが、初期基板表面の原子配置を制御したナノ結晶場を用いる最適な初期基板を決定する。
平成15年度の主な成果を以下に示す。
原料分子を制御するために、Al金属とHClガスをとの反応領域温度を700℃以下に制御することにより、安定なAlCl_3の生成を確認し、その後、AlCl_3-NH_3-H_2系によるAlNのHVPE成長を行い、初めてAlNのHVPE成長に成功した。成長温度、原料濃度などの成長パラメータに対する成長速度および結晶品質の関係を明らかにした。
一方、赤外加熱による局部加熱HVPE成長法の設計および装置作製を行い、平成16年度に実際の成長を行う予定である。この方法によれば、安定した長時間成長が可能と考えている。

研究成果

• [文献書誌] Yoshinao KUMAGAI: "Hydride vapor phase epitaxy of AlN : thermodynamic analysis of aluminum source and its application to growth"Phys.Stat.Sol.(c). 0. 2498-2501 (2003)
• [文献書誌] Yoshihiro KANGAYA: "Influence of lattice constraint from InN and GaN substrate on relationship between input mole ratio and solid composition of InGaN during MOVPE"Phys.Stat.Sol.(c). 0. 2575-2579 (2003)
• [文献書誌] Hisashi MURAKAMI: "Improvements in crystalline quality of thick GaN layers on GaAs(111)A by periodic insertion of low-temperature GaN buffer layers"Phys.Stat.Sol.(c). 0. 2141-2144 (2003)
• [文献書誌] Yoshinao Kumagai: "High Temperature Ramping Rate for GaAs(111)A Substrate Covered with a Thin GaN Buffer Layer for Thick GaN Growth at 1000℃"Jpn.J.Appl.Phys.. 42. 526-528 (2003)
• [文献書誌] Hisashi MURAKAMI: "Influence of substrate polarity on the low-temperature GaN buffer layer growth on GaAs(111)A and (111)B substrates"J.Cryst.Growth. 247. 245-250 (2003)
• [文献書誌] Yuriko MATSUO: "Theoretical investigation of arsenic desorption from GaAs(001) surfaces under an atomosphere of hydrogen"Jpn.J.Appl.Phys.. 42. 2578-2581 (2003)