高品質窒化ガリウムインゴットの実現を目指した超高温成長技術の開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24760011
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 今出 完 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40457007)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 窒化ガリウム / 酸化ガリウム / 高温成長 / 高速成長

研究概要

本研究は、高品質窒化ガリウム(GaN）インゴットの実現を目指したGaN成長技術の開発を目的として実施され、主に以下の成果が得られた。(1)育成温度の高温化、水素キャリアガス、種基板表面処理過程の最適化により種結晶の品質を維持したまま180um/hの高速成長を実現した。(2)長時間成長に向けて安定なGa2O供給を実現する新規Ga2O生成反応系(金属Ga（融点：約30℃）＋H2Oガス)を発見した。(3)流体解析に基づいた新規CVD構造にて長時間育成を行い、最大で400um厚結晶を得ることに成功した。
以上の成果から、本手法が原理的にGaNインゴットの作製に有用な手法であると結論づけた。

研究成果

• [雑誌論文] Effect of H_2 carrier gas on the physical properties of a GaN layer grown using Ga_2O vapor and NH_3 (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Bu, M. Imade, A. Kitamoto; M. Yoshimura, M. Isemura and Y. Mori
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: Voi. 392 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2014.01.031
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dramatic increase in the growth rate of GaN layers grown from Ga_2O vapor by epitaxial growth on HVPE-GaN substrates with a well-prepared surface (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Bu, A. Kitamoto, H, Takatsu, M. Juta, T. Sumi, M. Imade, M. Isemura and Y. Mori
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: Vol.7 ページ: 035503 1-4
  • DOI: 10.7567/APEX.7.035504
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature Growth of Non-polar a-Plane GaN Film Grown Using Gallium-Oxide as Ga Source (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Sumi, Y. Bu, A. Kitamoto M. Imade, M. Yoshimura, M. Isemura and Y. Mori
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: Vol.52 ページ: 025503 1-3
  • DOI: 10.7567/JJAP.52.025503
  • 査読あり
• [学会発表] 金属Gaを出発原料としたGa_2Oを用いたGaN結晶の成長 (2014)
  • 著者名/発表者名: 隅智則、重田真実、卜渊、北本啓、今出完、吉村政志、伊勢村雅士、森勇介
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス、神奈川県
  • 年月日: 2014-03-18
• [学会発表] Ga_2OをGa源としたGaN気相成長法によるNaフラックス基板上高速成長 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高津啓彰、重田真実、隅智亮、渊ト、北本啓、今出完、吉村政志、伊勢村雅士、森勇介
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス、神奈川県
  • 年月日: 2014-03-18
• [学会発表] Effect of H_2 Carrier Gas on the Physical Properties of GaN Layer Growth by Using Ga_2O Vapor and NH_4 (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Bu, M. Juta, T, Sumi, A. Kitamoto, M. Imade, M. Yoshimura, M. Isemura and Y. Mori
  • 学会等名: JSAP- MRS Joint Symposia 2013
  • 発表場所: Kyoto JAPAN
  • 年月日: 2013-09-16
• [学会発表] Growth of GaN crystal with high growth rate synthesized from Ga_2O vapor-T (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Sumi, M. Juta, Y. Bu, A. Kitamoto, M. Imade, M. Yoshimura. M. Isemura and Y. Mori
  • 学会等名: JSAP- MRS Joint Symposia 2013
  • 発表場所: Kyoto JAPAN
  • 年月日: 2013-09-16
• [学会発表] Effect of H_2 Carrier Gas on the Physical Properties of GaN Layer Growth by Using Ga_2O Vapor and NH_4 (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Bu, M. Juta, T. Sumi, A. Kitamoto, M. Imade, M. Yoshimura, M. Isemura and Y. Mori
  • 学会等名: 10th International Conference on Nitride Semiconductors
  • 発表場所: Washington,USA
  • 年月日: 2013-08-28
• [学会発表] Growth of GaN Crystal with High Growth Rate Using Ga_2O as Ga Source (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Sumi, M. Juta, J. Takino, Y. Bu, A. Kitamoto, M. Imade, M. Yoshimura, M. Isemura and Y. Mori
  • 学会等名: 10th International Conference on Nitride Semiconductors
  • 発表場所: Washington,USA
  • 年月日: 2013-08-27
• [学会発表] Influence of the GaN Layer Thickness on the Crystallinity in the Vapor Phase Epitaxy Growth of GaN Using Ga_2O (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Sumi, M. Juta, J. Takino, Y. Bu, A. Kitamoto, M. Imade, M. Yoshimura, M. Isemura, M. Hata and Y. Mori
  • 学会等名: Conference on LED and ItsIndustrial Application'13
  • 発表場所: Kanagawa JAPAN
  • 年月日: 2013-04-24
• [学会発表] Effect of growth temperature on crystalline of GaN layers by vapor phase epitaxy using Ga_2O as a Ga source (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Bu, M. Juta, T. Sumi, A. Kitamoto, M. Imade, M. Yoshimura and Y. Mori
  • 学会等名: Conference on LED and ItsIndustrial Application'13
  • 発表場所: Kanagawa JAPAN
  • 年月日: 2013-04-24
• [学会発表] High crystallinity GaN growth on c- and a-plane free-standing GaN substrates using Ga_2O vapor and NH_<3,> (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Bu, M. Juta, J. Takino, T. Sumi, A. Kitamoto, M. Imade, M. Yoshimura and Y. Mori
  • 学会等名: 7th Photonics Center Symposium "Nanophotonics in Asia 2012"
  • 発表場所: Ishikawa JAPAN
  • 年月日: 20120918-20
• [学会発表] Growth of high crystalline GaN layers at high temperature on freestanding GaN substrates by vapor phase epitaxy using Ga_2O as Ga source (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Bu, M. Juta, J. Takino, T. Sumi, A. Kitamoto, M. Imade, M. Yoshimura and Y. Mori
  • 学会等名: 4th International Symposium on Growth of III-Nitrides(ISGN4)
  • 発表場所: Miyagi JAPAN
  • 年月日: 20120725-28
• [学会発表] Naフラックス製GaN自立基板上へのGa_2Oを用いたGaN気相成長 (2012)
  • 著者名/発表者名: 滝野淳一、隅智亮、卜渊、北本啓、今出完、吉村政志、秦雅彦、伊勢村雅士、森勇介
  • 学会等名: 第42回結晶成長国内会議
  • 発表場所: 九州大学筑紫キャンパス総合研究棟、福岡県
  • 年月日: 2012-11-09
• [学会発表] Ga_2O原料GaN気相成長法における基板表面処理効果の検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 重田真実、滝野淳一、隅智亮、卜渊、北本啓、今出完、吉村政志、秦雅彦、伊勢村雅士、森勇介
  • 学会等名: 第42回結晶成長国内会議
  • 発表場所: 九州大学筑紫キャンパス総合研究棟、福岡県
  • 年月日: 2012-11-09
• [学会発表] Growth of a low dislocation GaN layer on a Na-flux-GaN substrate using Ga_2O as a Ga source (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Takino, T. Sumi, Y. Bu, A. Kitamoto, M. Imade, M. Yoshimura, M. Isemura and Y. Mori
  • 学会等名: International Workshop on nitride Semiconductors 2012
  • 発表場所: Hokkaido JAPAN
  • 年月日: 2012-10-16
• [学会発表] Growth of thick GaN layers by the vapor phase epitaxy using Ga_2O source (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Sumi, J. Takino, Y. Bu, A. Kitamoto, M. Imade, M. Yoshimura, M. Isemura and Y. Mori
  • 学会等名: International Workshop on nitride Semiconductors(IWN2012)
  • 発表場所: Hokkaido JAPAN
  • 年月日: 2012-10-16
• [学会発表] High temperature growth of high crystalline GaN layers with a high growth rate by vapor phase epitaxy using Ga_2O as a Ga source (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Bu, J. Takino, T. Sumi, A. Kitamoto, M. Imade, M. Yoshimura, M. Isemura and Y. Mori
  • 学会等名: International Workshop on nitride Semiconductors (IWN2012)
  • 発表場所: Hokkaido JAPAN
  • 年月日: 2012-10-15
• [学会発表] Ga_2O原料GaN気相成長法における基板表面処理効果の検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 重田真実、滝野淳一、隅智亮、卜渊、北本啓、今出完、吉村政志、秦雅彦、伊勢村雅士、森勇介
  • 学会等名: 第36回結晶成長討論
  • 発表場所: 国民宿舎虹の松原ホテル、佐賀県
  • 年月日: 2012-09-26
• [学会発表] Ga_2Oを用いた気相成長法によるHVPE自立基板上へのGaN結晶成長 (2012)
  • 著者名/発表者名: 滝野淳一、重田真実、隅智亮、卜渊、北本啓、今出完、吉村政志、秦雅彦、伊勢村雅士、森勇介
  • 学会等名: 第36回結晶成長討論会
  • 発表場所: 国民宿舎虹の松原ホテル、佐賀県
  • 年月日: 2012-09-26
• [学会発表] Naフラックス製GaN自立基板上へのGa2Oを用いたGaN気相成長 (2012)
  • 著者名/発表者名: 滝野淳一、隅智亮、卜渊、北本啓、今出完、吉村政志、伊勢村雅士、森勇介
  • 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、愛媛県
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] Growth of GaN layer with high crystallinity on free-standing GaN substrate using Ga_2O as Ga source (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Sumi, J. Takino, Y. Bu, A. Kitamoto, M. Imade, M. Yoshimura, M. Isemura and Y. Mori
  • 学会等名: 4th International Symposium on Growth of III-Nitrides(ISGN4)
  • 発表場所: RUSSIA
  • 年月日: 2012-07-17
• [学会発表] Ga_2Oを原料としたGaN結晶成長法における厚膜化に向けた取り組み (2012)
  • 著者名/発表者名: 隅智亮、池田憲治、滝野淳一、卜渊、北本啓、今出完、吉村政志、伊勢村雅士、森勇介
  • 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、東京都
  • 年月日: 2012-04-27