| 研究課題/領域番号 |
17K19067
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
安達 正芳 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (90598913)
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| 研究期間 (年度) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| キーワード | 窒化アルミニウム / Ga-Alフラックス |
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| 研究実績の概要 |
単結晶窒化アルミニウム（AlN）はAlGaN系深紫外発光素子の基板として期待される材料である．しかしながら，これまでに大口径なAlN単結晶を安価に作製する手法は確立していない．筆者はこれまで，Ga-Alフラックスを用いたサファイア基板上への独自のAlN液相成長技術の開発を行ってきた．このGa-Alフラックスを用いた液相成長法の開発中に，Ga-Alフラックスの上部でAlNが気相から生成していることを見出し，本研究課題を開発した．本手法では，炉内に温度分布をつけることで，窒素ガスの役割を炉内の場所ごとに変えてAlNを成長させる．比較的低温に保持した原料部では，窒素ガスがキャリアガスとして働き，高温に保持した結晶成長部では，窒素ガスが原料ガスとして働き，AlNが成長する．
本年度は，原料部と結晶成長部に温度差を付けた実験系を構築し，窒化サファイア基板上へのAlN成長を試みた．その結果，基板の温度が上昇するとともにAlN結晶の生成量が増加すること，窒素流量の上昇とともにAlN結晶の生成量が増加することがわかり，原料部の温度を1573 K，結晶成長部の温度を1773 K，窒素供給の流量を60 sccm，成長時間を5 hとした実験で，膜状ではなくピラミッド状ではあるが高さ2.6 マイクロメートルのAlN結晶の作製に成功した．
今後は，2017年度に引き続き，結晶成長の条件がAlN結晶に及ぼす影響を調べ，高速成長化さらに，AlNの膜成長を目指した研究を行っていく．
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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
本年度は当初の計画の通り，本研究課題を遂行するための実験系を構築し，さらにその実験系を用いて，AlNの生成を試みた．AlN生成に及ぼす基板温度の影響および供給窒素の流量の影響を調査し，その結果，原料部の温度を1573 K，結晶成長部の温度を1773 K，窒素供給の流量を60 sccm，成長時間を5 hとした実験で，膜状ではなくピラミッド状ではあるが高さ2.6 マイクロメートルのAlN結晶の作製に成功した．
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は，2017年度に引き続き，結晶成長の条件がAlN結晶に及ぼす影響を調べ，高速成長化さらに，AlNの膜成長を目指した研究を行っていく．特に2018年度は，結晶成長に及ぼす雰囲気圧力の影響を系統的に調べることで，本手法でのAlNの膜状成長を目指す．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
2017年度の一連の研究活動では，研究室で保有していた炉内耐火物等を用い，また，金属原料としては，他の研究課題で使用した試料の廃品を再利用して用いた．そのため，2017年度の支出を抑えることができた．
2018年度に行なう実験では，減圧下での実験を可能とする実験冶具や配管等が必要となる．それらの実験系変更のための費用として繰り越し分の研究費を使用する．
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