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令和4年度には今までの研究で得られた結果に基づきAlN結晶成長及び評価の展開を行った。特に、成長の高速化の試み、極性面及び半極性面AlNの成長と微細構造の評価等を行った。また、サセプターのコーティング効果を調べ、窒素極性AlNの成長に成功した。
高速成長について、原料TMAガス供給量を今までの数倍に増やし、本成長によるAlN成長速度の変化様子を調べた。結果として、現状の装置限界でAlN成長速度は＞4ミクロン/hrが得られた。研究では、その成長速度はTMA供給量に依存するだけではなく、水素ガス及び窒素ガスの流量にも依存することが分かった。その３者にはトレードオフの関係があり、装置設計時に十分な考慮が必要であることが分かった。
極性面及び半極性面AlNの成長と微細構造の評価について、高品質なAlNエピ薄膜の成長を行った。特に単結晶/ツインフリーの半極性面(10-13)AlNのエピ膜の成長に成功し、世界的にトップレベルの品質を実現することができた。薄膜中の微細構造を透過電子顕微鏡で評価した所、極性反転が起因であるインバージョンドメンが観察された。その形成メカニズムを研究した所、今まで提案されたメカニズムと異なり、Si不純物由来の新メカニズムを示唆している。詳細の分析は進行中である。
サセプターのコーティング効果について、結晶成長の試み及び評価を行った。SIMS評価の結果、TaCコーティングサセプターを使用する場合AlN薄膜中の不純物濃度はコーティングしないグラファイトサセプターの場合と比べカーボン及びシリコン濃度が低下していることが分かった。また、TaCコーティングサセプターを使用し成長されたAlN薄膜の極性はKOHエッチング評価で窒素極性であることが分かった。
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