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固体塩化物を気化させ原料として用いる新規固体ソーストリハライド気相成長法(SS-THVPE)により、大きな成長速度が必要となる基板結晶の作製から、薄膜積層構造の急峻な界面制御が必要となるデバイス構造の作製までを単一の結晶成長装置で作製可能とする手法を確立することを目的として研究に取り組んだ。2019年度および2020年度に確立した加工サファイア(Patterned Sapphire Substrate: PSS)上へのGaN厚膜の結晶成長、Al原料供給設備の付加、初期成長条件探索に続き、2021年度は急峻なヘテロ界面形成に向けたAlGaN/GaN多層膜結晶成長技術を行い、デバイス構造試作を実施した。過年度、PSS上のGaN厚膜結晶成長が達成され、良好な結晶品質を有する窒素極性GaN層を得ることができたが、初期検討としてGaN基板上へ数十～数百nm厚のAlGaNおよびGaN薄膜を交互に積層し、急峻なヘテロ界面の形成が可能であることを明らかにした。一般に、成長速度の高いハイドライド(ハライド)気相成長(HVPE)およびその派生形であるトリハライド気相成長法では急峻な原料供給切り替えが難しいため急峻なヘテロ界面形成は難しいが、本研究によりTHVPEによるデバイス作製の新たな応用や適用範囲を拡げることができた。デバイス構造の最適化や不純物制御の問題があり、デバイス動作には至らなかったが、原料の高純度化や意図的なドーピング制御、デバイス構造の改良により目標が達成されると考えられ、実施期間終了後も研究の推進を行っていく。
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