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2010 年度 実績報告書

窒化物半導体ステップフリーヘテロ構造の研究

研究課題

研究課題/領域番号 22360013
研究機関日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所

研究代表者

赤坂 哲也  日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 機能物質科学研究部, 主任研究員 (90393735)

研究分担者 後藤 秀樹  日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 量子光物性研究部, 主幹研究員 (10393795)
小林 康之  日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 機能物質科学研究部, 主幹研究員 (90393727)
嘉数 誠  日本電信電話株式会社NTT物性科学基礎研究所, 機能物質科学研究部, 主幹研究員 (50393731)
キーワード結晶成長 / 超格子 / 光物性 / 表面・界面物性 / 量子井戸
研究概要

従来の窒化物半導体は、SiやGaAs等と比較して、転位が多く、また、平坦性が悪いため、量子井戸における量子準位の揺らぎや発光効率の低下が問題であった。そのため、無転位で完全に平坦(ステップフリー)な窒化物半導体のヘテロ界面が望まれていた。本研究では、無転位で1分子層のステップもない理想的なヘテロ界面を有するInN極薄量子井戸を作製し、窒化物半導体を用いた赤色や通信波長帯の発光ダイオードやレーザダイオードの実現を目指す。さらに、学術的な貢献として、窒化物半導体の成長機構の解明、ステップフリーヘテロ界面を有するGaN/InN量子井戸や規則混晶(GaN)m(InN)nの作製と光学物性の評価を行う。今年度は、GaNの成長機構の解明について重点的に研究を進めるとともに、量子井戸や規則混晶の光学物性評価を行うための測定系の構築を行った。
GaN基板を用いて有機金属気相成長法(MOCVD)により選択成長を行った。螺旋転位や混合転位のない選択成長領域では2次元核成長がおこり、GaNステップフリー面が形成される一方で、これらの転位がある成長領域では螺旋成長が起こり、GaN表面には成長螺旋が観察された。これはすなわち、純粋な2次元核成長と螺旋成長を1回の成長で同一基板上に実現できたことになり、同じ条件下での両成長モードの機構解明が本研究により可能になったことを意味する。2次元核成長や螺旋成長速度の過飽和度依存性について英文論文誌や国際会議で発表した。また螺旋成長速度の温度依存性から、GaNの基礎物性値である蒸発エネルギーを算出し、国内会議で発表した。さらに、GaNステップフリー面の形成や成長機構解明について国際会議で招待講演を行った。
GaNやInNのバンド端発光観察に対応できる波長範囲(350~2200nm)のフォトルミネッセンス測定装置を立ち上げ、バンド端発光の測定が出来ることを確認した。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2010 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Nucleus and spiral growth mechanisms of GaN studied by using selective-area metalorganic vapor phase epitaxy2010

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Akasaka, Yasuyuki Kobayashi, Makoto Kasu
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 3 ページ: 075602-1-075602-3

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Supersaturation in nucleus and spiral growth of GaN in metal organic vapor phase epitaxy2010

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Akasaka, Yasuyuki Kobayashi, Makoto Kasu
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 97 ページ: 141902-1-141902-3

    • 査読あり
  • [学会発表] Nucleus and spiral growth of GaN studied by selective-area metalorganic vapor phase epitaxy2010

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Akasaka, Yasuyuki Kobayashi Makoto Kasu
    • 学会等名
      2010 International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 発表場所
      東京大学(東京都)
    • 年月日
      2010-09-24
  • [学会発表] MOVPEにおけるGaNスパイラルおよび核成長速度の基板温度依存性評価2010

    • 著者名/発表者名
      赤坂哲也, 小林康之, 嘉数誠
    • 学会等名
      2010年秋季第71回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      長崎大学(長崎県)
    • 年月日
      2010-09-15
  • [学会発表] Step-free GaN hexagons grown by selective-area metalorganic vaporphase epitaxy(Invited)2010

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Akasaka, Yasuyuki Kobayashi, Makoto Kasu
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Growth of III-nitrides
    • 発表場所
      コラム(モンペリエ,フランス)
    • 年月日
      2010-07-06
  • [備考]

    • URL

      http://www.brl.ntt.co.jp/J/result.html

URL: 

公開日: 2012-07-19  

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