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2019 年度 実績報告書

高圧法による高品位基板を用いた六方晶窒化ホウ素のホモエピタキシャル成長

研究課題

研究課題/領域番号 17H02748
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

渡邊 賢司  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主席研究員 (20343840)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード結晶成長 / 結晶工学 / 格子欠陥 / 半導体超微細化 / 二次元原子層材料
研究実績の概要

本研究の目的は、高純度かつ低欠陥な六方晶窒化ホウ素単結晶エピタキシャル膜を成長するために、高温高圧法により成長した六方晶窒化ホウ素単結晶を保持基板に剥離転写し、これを基板とするホモエピタキシャル技術の開発を行い、発光特性に関して理論と実験の相違が著しい六方晶窒化ホウ素の電子励起状態の解明につながる知見を得ると同時に、横方向 (ラテラル) 成長モードの促進による新しい配向性薄膜の大面積成長条件の探索をおこない、二次元原子層材料を用いた新しいデバイス応用の創成のための基礎を形成することである。本年は種々の成長条件下(基板温度、供給ガス圧力、成長圧力)におけるホモエピタキシャル成長における高温高圧単結晶の成長様式の観察を行い、成長モードの制御を試みた。このような研究を進めていく上では、試料ホルダ部分への熱的負担を解消する必要があったので、試料ホルダにより熱的ダメージを与えないように加熱機構を見直す以下の装置改造を行った。
(1)予備加熱レーザーの入射方向および放射温度計モニター窓の位置などを検討し配置の最適化を図り、加熱用レーザー入射フランジを作製、導入した。
(2)予備加熱レーザーによる加熱は局所加熱のために試料ホルダへの熱的ダメージは比較的少ない。そこで本加熱の抵抗加熱とレーザー加熱の負荷割合を変えて、ホルダへの熱的負担を軽減を試みた。
このようにして得られた気相成長薄膜の光学特性や表面形態を紫外発光顕微鏡、カソードルミネッセンス装置、顕微ラマンマッピング装置、原子間力顕微鏡などを用いて調べ、最適成長条件を見出した。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2019 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Far-UV photoluminescence microscope for impurity domain in hexagonal-boron-nitride single crystals by high-pressure, high-temperature synthesis2019

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Kenji、Taniguchi Takashi
    • 雑誌名

      npj 2D Materials and Applications

      巻: 3 ページ: 40~44

    • DOI

      10.1038/s41699-019-0124-4

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Observation of impurity incorporated domain in h-BN single crystals2019

    • 著者名/発表者名
      渡邊賢司、谷口尚
    • 学会等名
      Compound Semiconductor Week 2019 [CSW2019]
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Observation of Impurity Incorporated Domain in h-BN Single Crystals for Improvement of Crystal Quality2019

    • 著者名/発表者名
      渡邊賢司、谷口尚
    • 学会等名
      International Workshop TOPOLOGY 2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 六方晶窒化ホウ素の発光特性と応用展開2019

    • 著者名/発表者名
      渡邊賢司、谷口尚
    • 学会等名
      電気学会パワー光源応用システム調査専門委員会
    • 招待講演
  • [学会発表] Observation of impurity incorporated regions in hexagonal boron nitride single crystals by high-pressure, high- temperature synthesis2019

    • 著者名/発表者名
      渡邊賢司、谷口尚
    • 学会等名
      第38回電子材料シンポジウム
  • [学会発表] 高温高圧法により成長した六方晶窒化ホウ素単結晶の発光像観察2019

    • 著者名/発表者名
      渡邊賢司、谷口尚
    • 学会等名
      第33回ダイヤモンドシンポジウム
  • [備考] 窒化ホウ素の研究

    • URL

      http://www.nims.go.jp/personal/BN_research/index-j_BNR.html

  • [備考] Boron Nitride Research

    • URL

      http://www.nims.go.jp/personal/BN_research/index-e_BNR.html

  • [備考] 物質・材料研究機構 研究者情報

    • URL

      https://samurai.nims.go.jp/profiles/watanabe_kenji_aml?locale=ja

  • [備考] 物質・材料研究機構 研究者情報(英語)

    • URL

      https://samurai.nims.go.jp/profiles/watanabe_kenji_aml?locale=en

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公開日: 2021-01-27  

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