2022 年度研究成果報告書

Fe添加AlN薄膜における無極性発現機構の解明とシード層としての応用探索

研究課題

PDF

研究課題/領域番号	20K04562
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分21050:電気電子材料工学関連
研究機関	京都工芸繊維大学
研究代表者	今田早紀京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 准教授 (30397690)
研究期間 (年度)	2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード	無極性Ⅲ族窒化物薄膜 / 窒化アルミニウム / 深紫外発光ダイオード / シード層 / スパッタ法
研究成果の概要	Fe添加AlNは基板やターゲットなどの種類を問わず一定濃度以上でa軸配向ウルツ鉱型結晶になることを結晶学的/電子状態的に明らかにした。高分解能共鳴X線非弾性散乱法によりFeが2+/3+の価数混在状態をとっていることと、価数混在比率とa軸配向特性に相関があることが明らかになった。種々の3d遷移金属を含むAlN薄膜を同じ条件で作成したとき、Feのみがa軸優先配向膜になり、これがFeのみがとる特異な価数混成状態と関連があるという、成長メカニズムの解明に極めて重要な知見が得られた。
自由記述の分野	Ⅲ族窒化物薄膜合成と物性評価
研究成果の学術的意義や社会的意義	Fe添加AlNというありふれた構成元素だけからなる薄膜が、基板やターゲットなどの種類を問わずa軸配向ウルツ鉱型結晶になることを明らかにした。これにより、無極性化によるAlN系深紫外LEDを高効率化し、かつ安価に実用化できる可能性が示された。学術的には、高分解能共鳴X線非弾性散乱法によりFeが2+/3+の価数混在状態をとっていることと、その価数混在比率とa軸配向特性に相関があることが明らかになった。種々の3d遷移金属を含むAlN薄膜を同じ条件で作成したとき、Feのみがa軸優先配向膜になり、これがFeのみがとる特異な価数混成状態と関連があるという、成長メカニズムの解明に極めて重要な知見が得られた。