| 研究課題/領域番号 |
20360140
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
森 勇介 大阪大学, 工学研究科, 教授 (90252618)
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| 研究分担者 |
北岡 康夫 大阪大学, 工学研究科, 教授 (70444560)
今出 完 大阪大学, 工学研究科, 特任助教 (40457007)
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| キーワード | GaN / Naフラックス法 / LPE / 溶液攪拌 / 成長モード / 低転位化 / 長時間成長 |
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| 研究概要 |
育成環境(窒素濃度分布)の空間的・時間的安定化に向けた攪拌方法・速度の検討を行った。従来の1軸揺動攪拌方法に加え、3次元的に揺動可能な2軸揺動攪拌、坩堝自体を回転させる回転攪拌を実施した。2軸揺動攪拌、回転攪拌ともに、攪拌導入によりGaN生成量が増加することが明らかになった。特に2軸揺動攪拌では、膜厚分布が改善され、反転揺動を組み合わせることで、φ2インチのGaNテンプレート上全面に均一なLPE成長を実現した。以上の結果より、2軸揺動攪拌、回転攪拌は窒素溶解の促進(成長速度の増加)や窒素濃度分布の均一化に有用であることが分かった。
低転位化が可能な成長モードを明らかにするため、高転位GaNテンプレート上LPE膜の成長方位・転位挙動の溶液組成比(Ga:Na)依存性を調査した。その結果、低Ga組成では成長速度が最も速く、c面が広く現れたLPE膜を得た。一方で、Ga組成の増加とともに成長速度は低下し、高Ga組成では主に(10-11)面が顕著に出現することが分かった。転位挙動評価から、低Ga組成では種結晶の転位を引き継ぐが、高Ga組成で成長した結晶では、育成とともに転位が収束され、転位密度が減少することが明らかになった。以上の結果より、高品質種結晶を用いる場合は成長速度の速い低Ga組成、高転位GaN基板を用いる場合は低転位化が可能な高Ga組成がそれぞれ適した成長モードであることが分かった。
無歪バルクGaN成長を目指し、自然核生成にて得られたロッド状の高品質種結晶上への成長を行った。成長速度の速い低Ga組成で育成を行った結果、m方向に片面40μm/h(両面80μm/h)のバルクGaN結晶を得た。X線ロッキングカーブの半値幅((0002))は57arcsec、転位密度は10^4cm^<-2>以下であり、ロッド状結晶の太径化が高品質バルク結晶成長に有用であることが分かった。
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