原料分子制御法による新しいバルクＧａＮ成長法の創出

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23360008
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 纐纈 明伯 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10111626)
• 研究分担者: 熊谷 義直 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20313306) ; 村上 尚 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90401455)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 窒化物半導体 / 窒化ガリウム / エピタキシャル成長 / 気相成長 / HVPE成長 / 自立基板結晶 / バルク結晶 / 原料分子制御

研究概要

本研究は、低炭素社会の構築のキーマテリアルである窒化物半導体の基本材料である窒化ガリウム（GaN）の新しい原材料を用いた気相成長法を提案するものである。この方法によれば、GaN成長において①高温成長、②高品質成長、③高速成長が可能となり、現在、世界的にも精力的に研究・開発が行われている種々のGaNバルク成長法を凌駕するとともに、高品質で低コストなGaN自立基板結晶の提供が可能となる。その結果、我が国でのこの高品質自立基板結晶を用いた各種新機デバイス研究の大きな支援になると期待される。
本申請研究の最終目標は、1200℃以上の成長温度で成長速度500μm/hr以上の高品質GaNバルク結晶の成長であり、高速成長を活かしたGaN基板結晶のコスト低減を可能にすることである。
平成２５年度は、これまで行ってきた研究をさらに進めるとともに、成長の均一性およびエピタキシャル層の高品質性を狙い、成長装置の析出部の改良を行った。この目的のために、①流体解析を行い、析出部での原料濃度の分布のシミュレーションし、２インチサイズで均一になる成長条件を求めた。また、②熱力学解析によるGaNの高温・高速成長の条件の確立をさらに進めた。本研究の最終目標である高品質結晶を高速に成長するという目的のために、各種の成長条件に対する成長速度、結晶品質の関係を明らかにするとともに、最終目標である500μm/hr以上の成長速度で高品質GaN結晶が得られる条件の絞込みを行った。

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Growth of Thick InGaN Layers by Tri-Halide Vapor Phase Epitaxy (2014)
  • 著者名/発表者名: Takahide Hirasaki, Masato Ishikawa, Fumiaki Sakuma, Hisashi Murakami, Yoshinao Kumagai, Akinori Koukitu
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 53 ページ: 0FL02-1-4
• [雑誌論文] Thermodynamic analysis of InGaN-HVPE growth using group-III chlorides, bromides, and iodides (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahide Hirasaki, Koshi Hanaoka, Hisashi Murakami, Yoshinao Kumagai,, Akinori Koukitu
  • 雑誌名: Physica Status Solidi C 巻: 10 ページ: 413-416
• [雑誌論文] Suppression of twin formation for the growth of InN(10-1-3) on GaAs(110) by metalorganic vapor phase epitaxy (2013)
  • 著者名/発表者名: Hisashi Murakami, Sae Takenaka, Tetsuro Hotta, Yoshinao Kumagai, Akinori Koukitu
  • 雑誌名: Physica Status Solidi C 巻: 10 ページ: 472-475
  • DOI: 0.1002/pssc.201200685
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of substrate nitridation and buffer layer on the crystalline improvements of semi-polar InN(10- 13) crystal on GaAs(110) by MOVPE (2013)
  • 著者名/発表者名: H.C. Cho, R. Togashi, H. Murakami, Y. Kumagai, A. Koukitu
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: 367 ページ: 122-125
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2012.12.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-Temperature Heat-Treatment of c-, a-, r-, and m-Plane Sapphire Substrates in Mixed Gases of H2 and N2 (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazushiro Nomura, Shoko Hanagata, Atsushi Kunisaki, Rie Togashi, Hisashi Murakami, Yoshinao Kumagai, Akinori Koukitu
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 52 ページ: 08JB10-1-4
  • DOI: 10.7567/JJAP.52.08JB10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of High NH3 Input Partial Pressure on Hydride Vapor Phase Epitaxy of InN Using Nitrided (0001) Sapphire Substrates (2013)
  • 著者名/発表者名: Rie Togashi, Sho Yamamoto, K. Fredrik Karlsson, Hisashi Murakami, Yoshinao Kumagai, Per-Olof Holtz, Akinori Koukitu
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 52 ページ: 08JD05-1-4
  • DOI: doi:10.7567/JJAP.52.08JD05
  • 査読あり
• [学会発表] Deep-UV Transparent AlN Substrates Prepared by HVPE for UV-C LED Applications (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nukaga, R. Sakamaki, Y. Kubota, T. Nagashima, T. Kinoshita, B. Moody, J. Xie, H. Murakami, Y. Kumagai, A. Koukitu, and Z. Sitar
  • 学会等名: Conference on LED and Its Industrial Application ’13 (LEDIA ’13)
  • 発表場所: パシフィコ横浜, 神奈川県
  • 年月日: 20140425-20140425
• [学会発表] High-Speed Growth of In- and N-polarity InN Using a Two-Stage Source Generation Hydride Vapor Phase Epitaxy System (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Togashi, N. Fujita, R. Imai, H. Murakami, Y. Kumagai, and A. Koukitu
  • 学会等名: Conference on LED and Its Industrial Application ’13 (LEDIA ’13)
  • 発表場所: パシフィコ横浜, 神奈川県
  • 年月日: 20140424-20140424
• [学会発表] High-Speed Growth of InN over 10 μm/h by a Novel HVPE System (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Fujita, R. Imai, H. Saito, R. Togashi, H. Murakami, Y. Kumagai, and A. Koukitu
  • 学会等名: Conference on LED and Its Industrial Application ’13 (LEDIA ’13)
  • 発表場所: パシフィコ横浜, 神奈川県
  • 年月日: 20140424-20140424
• [学会発表] Growth of Semi-polar InN Layers on GaAs(311)A and (311)B by MOVPE (2014)
  • 著者名/発表者名: Hisashi Murakami, Yoshinao Kumagai, and Akinori Koukitu
  • 学会等名: Conference on LED and Its Industrial Application ’13 (LEDIA ’13)
  • 発表場所: パシフィコ横浜, 神奈川県
  • 年月日: 20140423-20140423
• [学会発表] Semi-polar growth of InN on GaAs(11n) substrate by MOVPE (2013)
  • 著者名/発表者名: Hisashi Murakami, Rie Togashi, Yoshinao Kumagai, Akinori Koukitu
  • 学会等名: 2013 Collaborative Conference on Crystal Growth (3CG)
  • 発表場所: Cancun, Mexico
  • 年月日: 20130610-20130610
  • 招待講演
• [学会発表] DUV-LEDs Fabricated on HVPE-AlN Substrates (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Kinoshita, T.Obata, T.Nagashima, H.Yanagi, J.Xie, R.Collazo, S.Inoue, Y.Kumagai, A.Koukitu and Z.Sitar
  • 学会等名: 10th International Conference on Nitride Semiconductors (ICNS-10)
  • 発表場所: Washington, D.C., U.S.A.
  • 年月日: 2013-08-26
  • 招待講演
• [備考] 赤外から深紫外領域の光電子材料の結晶成長技術の開発
  • URL: http://www.rd.tuat.ac.jp/activities/factors/search/20140325_30.html