固体塩化物を用いた気相法によるⅢ族窒化物擬似基板及びデバイスの単一プロセス作製

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19H02614
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分30010:結晶工学関連
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 村上 尚 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90401455)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 結晶成長 / エピタキシャル成長 / 窒化物半導体 / 混晶

研究成果の概要

結晶の成長速度が極めて大きいトリハライド気相成長(THVPE)法の優位点と、デバイス作製の主力手法である有機金属気相成長(MOVPE)法の概念を取り入れた固体ソースTHVPE法を提案し、GaN種(下地)結晶基板作製のための高速成長モードとGaN/AlGaN系デバイス作製のための超低速成長モードとを同時に達成する手法の確立を目的として研究を行った。加工サファイア基板上へのGaN厚膜成長とGaN/AlGaNの多層薄膜結晶を達成し、固体ソースTHVPE法による基板作製およびデバイス作製を同一装置内、同時作製の可能性を示した。

自由記述の分野

結晶工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

GaN系のレーザダイオードやトランジスタは、HVPE等の成長速度の大きい結晶成長手法で土台となる基板(ウエハ)を作製し、その上にMOVPE等の成長速度の精密制御が可能で、多種の薄膜作製が可能な結晶成長手法でデバイス構造を作製する。本研究では、固体原料の飽和蒸気圧を利用して気化させた金属三塩化物を結晶成長炉内に導入することを可能とし、HVPE、MOVPEの両方の利点が得られる結晶成長手法を確立した。金属三塩化物とアンモニアの反応機構やGaN系結晶の成長挙動の学術的知見に加え、単一プロセスで従来のデバイス構造が作製可能であることを示したことは産業的・社会的に意義が大きい成果と考える。