| 研究課題/領域番号 |
18H01886
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| 研究機関 | 弘前大学 |
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研究代表者 |
小林 康之 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (90393727)
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| 研究分担者 |
岡本 浩 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (00513342)
中澤 日出樹 弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (90344613)
小豆畑 敬 弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (20277867)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 窒化ホウ素 / 分子線エピタキシー / ガラス基板 |
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| 研究実績の概要 |
研究代表者らは、2012年に六方晶窒化ホウ素(h-BN)が、サファイア基板上GaN系デバイス構造のバッファ層として機能するのみならず、機械的転写の剥離層としても機能することを発見した。本研究の目的は、上記発見におけるh-BNのバッファ層としての機能をさらに発展させ、デバイスの大面積化が可能な金属基板、ガラス基板上に単結晶h-BN超薄膜を成長し、さらにその単結晶h-BNバッファ層上にGaN系デバイス構造を成長することである。プラズマ支援分子線エピタキシー(MBE)により高熱耐性タイプの合成石英ガラス基板上にBN薄膜を基板温度1000℃で成長し、昨年度、原子レベルで平坦な膜厚3nmから16nmのBN薄膜の成長に成功した。今年度、このガラス基板上にMBE成長したBN薄膜を、ラマン散乱と赤外反射スペクトルにより評価した。ラマン散乱は、波長532nmのレーザーを用いて、2つの偏光条件で測定した。赤外反射測定は、ガラス基板をレファレンスとして、FTIR装置を用いて測定した。ラマン散乱測定より、2つの偏光条件において、どちらも1375cm-1付近にピークが観測され、これはh-BNの偏光選択則と一致しており、このピークはラマン活性なh-BNのE2gモードである。また赤外反射スペクトルより、1350cm-1付近に赤外活性なh-BNのE1uモードによる反射率の低下が観測された。以上の結果は、MBEによりガラス基板上にsp2結合を有するh-BN薄膜が成長したことを示している。また、ガラス基板上BN薄膜の膜厚の増大に伴い、赤外反射スペクトルの1350cm-1の反射率の低下が増大することを見出した。
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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
ガラス基板上にMBEを用いて、BN薄膜を成長し、ラマン散乱と赤外反射スペクトルから、そのBN薄膜がh-BN構造であることを示すことができたため。
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| 今後の研究の推進方策 |
MBE成長により、ガラス基板上にBN薄膜を成長し、ラマン散乱と赤外反射スペクトルから、BN薄膜がh-BN構造であることを2019年度示すことができた。しかし、そのh-BN薄膜の結晶性は、MOVPE成長したh-BNの結晶性と比較して、十分ではない。h-BN薄膜のMBE成長の成長条件の最適化により、そのh-BN薄膜の結晶性の向上を目指す。また、ガラス基板上のh-BN薄膜のMBE成長の成長条件を用いて、単結晶(111)銅基板上にMBEにより、h-BN薄膜を成長し、その結晶構造、結晶性を、X線反射率測定、AFM観察、ラマン散乱、可視紫外反射スペクトル、赤外反射スペクトルから、解明していく。ガラス基板上のh-BN薄膜上にAlNバッファ層を用いて、GaN薄膜を成長し、そのGaN薄膜の結晶性を、評価していく。
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