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本研究課題の目的は、RF-MBE法を用いて作成したInN結晶を高温・高圧熱処理によって、さらなる結晶品質の改善を実現し、そのメカニズム構築とデバイス応用へ向けた基盤技術を開発することにある。課題3年目は、①RF-MBE成長DERI法を用いたInN成長時の初期成長機構の解明と②高温・高圧熱処理を施したInNの評価を行った。
①RF-MBE成長DERI法を用いたInN成長時の初期成長機構の解明
GaNテンプレート中の転位種類判別を行った結果、異常成長領域はらせん転位が起点となり、Inドロップレットが影響して形成されると考えられる。らせん転位が存在するGaNテンプレート表面には原子ステップが形成され、これに余剰Inが集まりInドロップレットが成長する。Inドロップレットが大きくなると、結晶成長に影響を与え異常成長領域が形成される。Reyesらの研究によれば、GaドロップレットによるGaAsナノ構造形成はWicking、Crystallization、Nucleationの3つのプロセスが関与する。ZhengらはInGaN結晶成長中に発生したInドロップレットがリング状に成長することを報告している。これらの知見から、Inドロップレットがらせん転位を起点として成長し、異常成長領域を形成する過程をモデル化した。
②高温・高圧熱処理を施したInNの評価
MBE結晶成長装置のプラズマ源修理により、新たな高温・高圧熱処理実験を行うことができなかったため、2年目に量子科学技術研究開発機構SPring8内にて熱処理を行ったInNサンプルの評価を引き続き進めた。TEM観察の結果、熱処理後にInN薄膜のGaNテンプレート界面からの剥離が確認されていた。観察領域においては、InN中に発生している貫通転位の融合による転位密度減少などの効果は見いだせなかった。
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