窒素プラズマによるAlN転換層形成機構の解明と反応性スパッタによる単結晶成長技術

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K04962
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分30010:結晶工学関連
• 研究機関: 静岡理工科大学
• 研究代表者: 小澤 哲夫 静岡理工科大学, 理工学部, 教授 (90247578)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 反応性RFスパッタ / AlN / InAlN / 窒化物半導体 / 結晶成長 / 混晶 / 単結晶

研究成果の概要

本研究では, 窒素プラズマによるAlN転換層形成機構を利用して、rf反応性スパッタリング法であってもAlN(0002)配向性のあるAlN膜の形成に成功した. さらに, AlN成長過程におけるチャンバー内圧力, 窒素流量比の依存性を明らかにした.
加えて, 今回初めて定性的ではあるが, Al2O3およびAlN転換層基板におけるAlN堆積モデルを提案することができた．加えて，反応性RFスパッタリング法を用いることでサファイア基板上にInAlN混晶を結晶成長させることができた．さらに，AlN転換層上にInAlN混晶をスパッタすることで結晶性を向上させることができると分かった．

自由記述の分野

電子材料

研究成果の学術的意義や社会的意義

反応性RFスパッタによる育成技術の開発により、低電力でも基板近傍のスパッタ粒子密度を増加させる技術を創生することで、InxGa1-xN、InxAl1-xN、GaxAl1-xNのような窒化物混晶半導体育成技術に応用でき、窒化物半導体製造における安価、安全な次世代高効率多接合型太陽電池材料の基礎製造技術は大変重要であり、提案した技術で成し遂げられる。また、他の分野の波及効果として、自動車部品等の軽量化で使用されているAl系合金における窒化膜コーティングにも応用でき、材料強度の向上にも寄与できる可能性がある。