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2012 年度 実績報告書

GaAs高指数面および無極性面基板上、窒化物半導体結晶の配向メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 23760008
研究機関東京農工大学

研究代表者

村上 尚  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90401455)

キーワードエピタキシャル成長 / 窒化インジウム / 半極性
研究概要

窒化物半導体を用いたデバイス作製時に問題となる内部電場およびピエゾ分極電場の影響による発光効率の低下の解決のためには、InNの半極性結晶成長技術の確立が重要である。本研究では様々な指数面を有するGaAsを初期基板として窒化物半導体結晶の成長を行った。既往の研究ではサファイアを用いるのが一般的であり、本申請研究のように極性を有する基板を用いることで、InNの極性制御および双晶形成の抑制が効果的に制御できることが優位な点である。平成23年度は、GaAs(311)A、(311)Bおよび無極性面GaAs(110)上へのInN成長を行い、その配向および双晶抑制メカニズムの解明を行ったが、最終年度である平成24年度には、その他の指数面であるGaAs(411)A、(411)B、(211)A、(211)B上へのInN成長について検討を行った。
GaAs(211)Aおよび(211)B上への成長においては、GaAs(110)やGaAs{311}上での成長と同様、InN[0001]方向がGaAs[111]方向に平行となるように配向するため、(211)Aおよび(211)BそれぞれInN{10-15}および{10-11}の成長が確認された。成長温度の影響により、その配向関係が崩れ、低温成長においては上述の面方位両方に配向したInNが成長することが確認され、これは基板面内の4つのGaAs<111>、<-111>、<-11-1>、<11-1>軸に沿ってInN<0001>およびInN<000-1>が配向するためと考えられた。成長温度の高温化により、単一の面方位に制御できることも明らかにし、これはInNの極性による熱安定性の違いに起因しているものと考察した。
本課題研究では、水素の微量添加によっても極性安定性の制御ができることも明らかにしていることから、更なるInN成長の配向制御が可能であると考えている。

  • 研究成果

    (36件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (29件) (うち招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Thermodynamic analysis of InGaN-HVPE growth using group-III chlorides, bromides, and iodides2013

    • 著者名/発表者名
      Takahide Hirasaki
    • 雑誌名

      Physica Status Solide C

      巻: 10 ページ: 413-416

    • DOI

      10.1002/pssc.201200695

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Suppression of twin formation for the growth of InN(10-1-3) on GaAs(110) by metalorganic vapor phase epitaxy2013

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Murakami
    • 雑誌名

      Physica Status Solide C

      巻: 10 ページ: 472-475

    • DOI

      10.1002/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 MOVPE2013

    • 著者名/発表者名
      Hyun Chol Cho
    • 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] Preparation of a Freestanding AlN Substrate from a Thick AlN Layer Grown by Hydride Vapor Phase Epitaxy on a Bulk AlN Substrate Prepared by Physical Vapor Transport2012

    • 著者名/発表者名
      Yoshinao Kumagai
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 5 ページ: 055504-1-3

    • DOI

      10.1143/APEX.5.055504

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of AlN on sapphire surfaces by high-temperature heating in a mixed flow of H2 and N22012

    • 著者名/発表者名
      Yoshinao Kumagai
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 350 ページ: 60-65

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2011.12.023

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of source gas supply sequence on hydride vapor phase epitaxy of AlN on (0001) sapphire substrates2012

    • 著者名/発表者名
      Rie Togashi
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 350 ページ: 197-200

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2011.10.014

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural and Optical Properties of Carbon-Doped AlN Substrates Grown by Hydride Vapor Phase Epitaxy Using AlN Substrates Prepared by Physical Vapor Transport2012

    • 著者名/発表者名
      Toru Nagashima
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 5 ページ: 125501-1-3

    • DOI

      10.1143/APEX.5.125501

    • 査読あり
  • [学会発表] GaAs(311)A及び(311)B上半極性InNのMOVPE成長

    • 著者名/発表者名
      堀田哲郎
    • 学会等名
      第4回窒化物半導体結晶成長講演会
    • 発表場所
      東京大学生産技術研究所
  • [学会発表] 様々なハロゲン化物を原料に用いたInGaN-HVPE成長の熱力学解析

    • 著者名/発表者名
      平崎貴英
    • 学会等名
      第4回窒化物半導体結晶成長講演会
    • 発表場所
      東京大学生産技術研究所
  • [学会発表] GaAs(110)基板上半極性InN成長における水素添加効果

    • 著者名/発表者名
      村上尚
    • 学会等名
      第4回窒化物半導体結晶成長講演会
    • 発表場所
      東京大学生産技術研究所
  • [学会発表] GaN自立基板上InNハイドライド気相成長における基板極性の影響

    • 著者名/発表者名
      富樫理恵
    • 学会等名
      第4回窒化物半導体結晶成長講演会
    • 発表場所
      東京大学生産技術研究所
    • 招待講演
  • [学会発表] Thermodynamic analysis of InGaN-HVPE growth using III-bromides and III-iodides

    • 著者名/発表者名
      Takahide Hirasaki
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Growth of III-Nitrides (ISGN-4)
    • 発表場所
      Hotel "Saint-Petersburg", St. Petersburg, Russia
  • [学会発表] Suppression of twin formation for the growth of InN(10-1-3) on GaAs(110) by metalorganic vapor phase epitaxy

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Murakami
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Growth of III-Nitrides (ISGN-4)
    • 発表場所
      Hotel "Saint-Petersburg", St. Petersburg, Russia
  • [学会発表] Improvement of crystalline and optical properties of InN grown on nitrided (0001) sapphire with high NH3 input partial pressures by HVPE

    • 著者名/発表者名
      Rie Togashi
    • 学会等名
      第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      松山大学文京キャンパス
  • [学会発表] 2段階原料生成機構を有する新規HVPE法によるInNの高速成長の検討

    • 著者名/発表者名
      今井亮太
    • 学会等名
      第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      松山大学文京キャンパス
  • [学会発表] 水素・窒素混合雰囲気下の高温熱処理によるサファイア表面上AlNウィスカーの形成メカニズム

    • 著者名/発表者名
      花形祥子
    • 学会等名
      第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      松山大学文京キャンパス
  • [学会発表] バルクPVT基板上HVPE成長によるAlN自立基板の作製

    • 著者名/発表者名
      坂巻龍之介
    • 学会等名
      第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      松山大学文京キャンパス
  • [学会発表] HVPE成長フリースタンディングAlN基板の異方性を考慮した分光エリプソメトリー評価

    • 著者名/発表者名
      岡本浩
    • 学会等名
      第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      松山大学文京キャンパス
  • [学会発表] PVT基板上に成長したCドープHVPE法AlN厚膜の光学特性と構造特性

    • 著者名/発表者名
      永島徹
    • 学会等名
      第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      松山大学文京キャンパス
  • [学会発表] ハライド気相成長法によるm面ZnOバルク基板上へのホモエピタキシャルZnOの成長

    • 著者名/発表者名
      伊佐雄太
    • 学会等名
      第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      松山大学文京キャンパス
  • [学会発表] Homoepitaxial growth of thick AlN layers by HVPE on bulk AlN substrates prepared by PVT

    • 著者名/発表者名
      Ryunosuke Sakamaki
    • 学会等名
      International Workshop on Nitride Semiconductors 2012 (IWN2012)
    • 発表場所
      Sapporo Convention Center, Sapporo, Japan
  • [学会発表] High-temperature heat-treatment of c-, a-, r- and m-plane sapphire substrates in mixed gases of H2 and N2

    • 著者名/発表者名
      Kazushiro Nomura
    • 学会等名
      International Workshop on Nitride Semiconductors 2012 (IWN2012)
    • 発表場所
      Sapporo Convention Center, Sapporo, Japan
  • [学会発表] Effect of high NH3 input partial pressure on hydride vapor phase epitaxy of InN using nitrided (0001) sapphire substrates

    • 著者名/発表者名
      Rie Togashi
    • 学会等名
      International Workshop on Nitride Semiconductors 2012 (IWN2012)
    • 発表場所
      Sapporo Convention Center, Sapporo, Japan
  • [学会発表] HVPE growth of InN on InN/sapphire (0001) templates prepared by MBE

    • 著者名/発表者名
      Ryota Imai
    • 学会等名
      International Workshop on Nitride Semiconductors 2012 (IWN2012)
    • 発表場所
      Sapporo Convention Center, Sapporo, Japan
  • [学会発表] MOVPE growth of semi-polar InN layers on GaAs(311)A and (311)B substrates

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Murakami
    • 学会等名
      International Workshop on Nitride Semiconductors 2012 (IWN2012)
    • 発表場所
      Sapporo Convention Center, Sapporo, Japan
  • [学会発表] Optical and structural properties of intentionally C-doped thick HVPE AlN layers grown on PVT AlN substrates

    • 著者名/発表者名
      Toru Nagashima
    • 学会等名
      International Workshop on Nitride Semiconductors 2012 (IWN2012)
    • 発表場所
      Sapporo Convention Center, Sapporo, Japan
  • [学会発表] High-Speed Growth of InN Using a Two-Stage Source Generation HVPE System

    • 著者名/発表者名
      Rie Togashi
    • 学会等名
      Intensive Discussion on Growth of Nitride Semiconductors
    • 発表場所
      Tohoku University, Japan
    • 招待講演
  • [学会発表] Preparation of low dislocation density and deep-UV transparent AlN substrates by hydride vapor phase epitaxy

    • 著者名/発表者名
      Yoshinao Kumagai
    • 学会等名
      Intensive Discussion on Growth of Nitride Semiconductors
    • 発表場所
      Tohoku University, Japan
    • 招待講演
  • [学会発表] HVPE法を用いたsapphire(0001)基板上InN成長におけるNH3供給分圧依存性

    • 著者名/発表者名
      富樫理恵
    • 学会等名
      第42回結晶成長国内会議(NCCG-42)
    • 発表場所
      九州大学筑紫キャンパス
  • [学会発表] 2段階原料生成HVPE法によるGaN/sapphire(0001)テンプレート上InN成長

    • 著者名/発表者名
      今井亮太
    • 学会等名
      第42回結晶成長国内会議(NCCG-42)
    • 発表場所
      九州大学筑紫キャンパス
  • [学会発表] HVPE法による深紫外光透過性を有する高品質AlNウェーハーの作製

    • 著者名/発表者名
      坂巻龍之介
    • 学会等名
      第42回結晶成長国内会議(NCCG-42)
    • 発表場所
      九州大学筑紫キャンパス
  • [学会発表] 超高温熱処理サファイア表面の水素・窒素混合ガスとの反応によるAlNウィスカー形成メカニズム

    • 著者名/発表者名
      花形祥子
    • 学会等名
      第42回結晶成長国内会議(NCCG-42)
    • 発表場所
      九州大学筑紫キャンパス
  • [学会発表] InGaN成長組成の面方位依存性に関する理論的考察

    • 著者名/発表者名
      藤村侑
    • 学会等名
      第42回結晶成長国内会議(NCCG-42)
    • 発表場所
      九州大学筑紫キャンパス
  • [学会発表] HVPE法によるm面ZnO基板上へのZnO成長における表面オフ方向の影響

    • 著者名/発表者名
      伊佐雄太
    • 学会等名
      第42回結晶成長国内会議(NCCG-42)
    • 発表場所
      九州大学筑紫キャンパス
  • [学会発表] Hetero- and Homo-Epitaxy of Thick AlN Layers by Hydride Vapor Phase Epitaxy

    • 著者名/発表者名
      Yoshinao Kumagai
    • 学会等名
      2012 Collaborative Conference on Crystal Growth (3CG)
    • 発表場所
      Doubletree by Hilton Orlando at SeaWorld, Orlando, USA
    • 招待講演
  • [学会発表] Thermodynamic analysis of HVPE -Is it possible to grow InGaN by HVPE?-

    • 著者名/発表者名
      Akinori Koukitu
    • 学会等名
      2012 Meijo International Symposium on Nitride Semiconductors (MSN2012)
    • 発表場所
      Meijo University, Japan
    • 招待講演

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公開日: 2014-07-24  

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