新しい結晶構造を持つ窒化アルミニウムの物性制御と深紫外発光デバイスへの展開

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20360008
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 須田 淳 京都大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (00293887)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 窒化物半導体 / 窒化アルミニウム / ポリタイプ / 炭化珪素 / エピタキシー / 深紫外発光素子

研究概要

深紫外線発光デバイス材料として期待されている半導体材料窒化アルミニウム(AlN)の結晶成長に関する研究を行った。AlNとして広く研究されているウルツ鉱構造ではなく、炭化珪素(SiC)基板の結晶構造を引き継ぐことで極めて品質の高い結晶が得られる4H-AlNについて研究を行った。高効率発光デバイス実現に必要な、AlGaN混晶成長技術、量子井戸作製技術に取り組み、(1-100)面ではAlGaN/AlN量子井戸構造、(11-20)面ではAlGaNの成長が困難なことを見出し、その解決としてGaN/AlN短周期超格子構造を提案し、その作製に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Origin of Etch Hillocks Formed on On-Axis SiC(000-1) Surfaces by Molten KOH Etching (2011)
  • 著者名/発表者名: J.Suda, T.Kimoto
  • 雑誌名: Japanese Applied Physics 50 ページ: 038002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reduction of Threading Dislocation Density in 2H-AlN Grown on 6H-SiC(0001) by Minimizing Unintentional Active-Nitrogen Exposure before Growth (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Okumura, T.Kimoto, J.Suda
  • 雑誌名: Applied Physics Express 4 ページ: 025502
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonpolar 4H-Polytype AlN/AlGaN Multiple Quantum Well Structure Grown on 4H-SiC(1-100) (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Horita, T.Kimoto, J.Suda
  • 雑誌名: Applied Physics Express 3 ページ: 051001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of initial layer-by-layer growth and reduction of threading dislocation density by optimized Ga pre-irradiation in molecular-beam epitaxy of 2H-AlN on 6H-SiC (0001) (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Okumura, J.Suda, T.Kimoto
  • 雑誌名: Physica Status Solidi C7 ページ: 2094
  • 査読あり
• [雑誌論文] A new class of step-and-terrace structure observed on 4H-SiC (0001) after high-temperature gas etching (2009)
  • 著者名/発表者名: J.Suda, T.Kimoto
  • 雑誌名: Applied Physics Express 2 ページ: 101603
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalously Large Difference in Ga Incorporation for AlGaN Grown on the (11-20) and (1-100) Planes under Group-III-Rich Conditions (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Horita, T.Kimoto, J.Suda,
  • 雑誌名: Applied Physics Express 2 ページ: 091003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonpolar 4H-AlN grown on 4H-SiC (1-100) with reduced stacking fault density realized by persistent layer-by-layer growth (2008)
  • 著者名/発表者名: M.Horita, T.Kimoto, J.Suda
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 93 ページ: 082106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface Morphologies of 4H-SiC (11-20) and (1-100) Treated by High-Temperature Gas Etching (2008)
  • 著者名/発表者名: M.Horita, T.Kimoto, J.Suda
  • 雑誌名: Japanese Applied Physics Letters 47 ページ: 1327
  • 査読あり
• [学会発表] Reduction of Threading Dislocation Density in 2H-AlN on 6H-SiC (0001) by Minimizing Nitrogen-Plasma Exposure to SiC Surface before Growth (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Okiumura, T.Kimoto, J.Suda
  • 学会等名: International Workshop on Nitride Semiconductors (IWN2010)
  • 発表場所: Florida, USA.
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] Anomalously Low Ga Incorporation in High-Al Content AlGaN Grown on (11-20) Nonpolar Plane by Molecular Beam Epitaxy (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Ueta, M.Horita, T.Kimoto, J.Suda
  • 学会等名: International Workshop on Nitride Semiconductors (IWN2010)
  • 発表場所: Tampa, Florida, USA.
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] 4H-AlGaN/AlN MQW structures isopolytypically grown on 4H-SiC (1-100) (2009)
  • 著者名/発表者名: J.Suda, M.Horita, T.Kimoto,
  • 学会等名: Int.Conf.Silicon Carbide and Related Materials 2009 (ICSCRM2009)
  • 発表場所: Neurnberg, Germany.
  • 年月日: 20091011-20091016
• [学会発表] (5-1)-bilayer-height step-and-terrace structures formed on 4H-SiC (0001) Si-face by high-temperature gas etching (2009)
  • 著者名/発表者名: J.Suda, T.Kimoto
  • 学会等名: Int.Conf.Silicon Carbide and Related Materials 2009 (ICSCRM2009)
  • 発表場所: Neurnberg, Germany.
  • 年月日: 20091011-20091016
• [学会発表] 4H-Polytype AlN/AlGaN MQW Structure Isopolytically grown on m-plane 4H-SiC (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Horita, T.Kimoto, J.Suda
  • 学会等名: Electromic Materials Conference (EMC2009)
  • 発表場所: Pennsylvania, USA.
  • 年月日: 2009-06-24
• [学会発表] First Demonstration of SiC MISFETs with 4H-AlN Gate Dielectric Heteroepitaxially-grown on 4H-SiC (11-20) (2008)
  • 著者名/発表者名: M.Horita, T.Kimoto, J.Suda
  • 学会等名: Europian Conference on Silicon Carbide and Related Materials (ECSCRM2008)
  • 発表場所: Barcelona, Spain.
  • 年月日: 2008-09-10
• [備考] ホームページ等
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: http://semicon.kuee.kyoto-u.ac.jp/
• [備考] 研究代表者ホームページ
  • URL: http://semicon.kuee.kyoto-u.ac.jp/index.php?staff/suda
• [備考] 研究代表者論文一覧 でJun Sudaとして検索。
  • URL: http://www.t.kyoto-u.ac.jp/etc/re-db/science_theses/search_condition