| 研究課題/領域番号 |
15H03558
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| 研究機関 | 名城大学 |
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研究代表者 |
成塚 重弥 名城大学, 理工学部, 教授 (80282680)
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| 研究分担者 |
上山 智 名城大学, 理工学部, 教授 (10340291)
丸山 隆浩 名城大学, 理工学部, 教授 (30282338)
清水 一男 静岡大学, イノベーション社会連携推進機構, 准教授 (90282681)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | ヘテロエピタキシャル成長 / マイクロチャンネルエピタキシー / グラフェンマスク / 転位低減化 / CBE / 応力低減 / 横方向成長 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は、昨年度の懸案事項であったケミカルビームエピタキシー（CBE)の修理も完了し、グラフェンマスクを用いたGaNの横方向成長におこなうなど、順調に研究課題を遂行できた。以下、項目別に本年度の研究実績の概要を説明する。
【グラフェンマスクを用いたGaNマイクロチャンネルエピタキシー】 転写マスクを用いたグラフェンマスクの作製方法の確立の後、CBEによるGaNの低角入射マイクロチャンネルエピタキシー（LAIMCE)をおこなった。転写回数の制御により、単層グラフェンマスク、多層グラフェンマスクを作り分け、それぞれがGaN LAIMCEに与える影響を比較検討した。その結果、多層グラフェンマスクを用いた場合は、SiO2などの他のマスクとほぼ同様な横方向成長領域が得られるのに対し、単層グラフェンマスクを用いた場合はマスク上へのGaN結晶核が生じるものの、横方向成長幅は大きく拡大するという興味深い現象を発見した。さらに、2光子フォトルミネッセンス測定により横方向成長層を評価したところ、発光強度の大幅な増強が見られ、結晶の品質改善が認められた。
【a面GaN LAIMCEを用いたLEDの試作】 本年度はCBEによるGaN LAIMCE成長に集中したため、LEDの作製までには至らなかった。今後、低転位ａ面テンプレート基板の作製をおこない、ａ面GaNを用いた高出力LEDの試作をおこないたい。
【CBE装置の修理】 TMGのベントラインの排気系を不純物の吸引に強い油拡散ポンプを用いたものに変更し、CBE装置の修理・立ち上げ作業をおこなった。その結果、CBE装置を安定して動作できるようになり、上記にあるようにGaN LAIMCE成長等にも成功出来た。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究実績の概要でも示したとおり、CBE装置の修理に成功し安定したGaNの成長が可能となった。その結果、グラフェンマスクを用いたGaNの横方向成長に成功するなど、本研究課題の研究を大きく前進させることが出来たため。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度は以下に示す4つの課題について中心的に研究をおこない、本研究の最終年度として研究成果をまとめていく。
【グラフェンマスクを用いたマイクロチャンネルエピタキシー】 グラフェンマスクを用いたGaNマイクロチャンネルエピタキシーの成功を受け、本年は隣接する成長層を結合させることによる平坦化を試みる。この時、結合部での転位発生の低減も試みる。
【グラフェンマスクの層数と成長層の配向性の関係】 グラフェンマスクを用いたマイクロチャンネルエピタキシーの結果、グラフェンマスクの層数により横方向成長量および選択成長度合いに違いが現れた。本年度はこのような違いが生じる原因の解明に関し実験を進める。さらに、グラフェンマスクを用いた場合、成長島の配向性に与える影響についても調べる。
【グラフェンマスクを用いた横方向成長層中の歪みの観察】 グラフェンマスクを用いたGaNマイクロチャンネルエピタキシー中の残留応力をX線回折により評価する。成長中の残留応力の発生・緩和機構を詳細に検討することは、転位低減化のために重要な知見となる。
【a面GaN LAIMCEを用いたLEDの試作】 LAIMCEを用いて低転位a面GaNテンプレート基板の作製をおこない、それを基板としてGaN系LEDを試作する。a面GaNテンプレート基板を用いることで、基板と垂直方向のピエゾ電界を無くすることが可能であり、作製したGaN系LEDの大幅な特性向上が期待される。
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