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2015 年度 実績報告書

TEM内超微小硬さ試験によるIII族窒化物薄膜材料の機械特性値その場ナノ計測

研究課題

研究課題/領域番号 25820320
研究機関東京大学

研究代表者

徳本 有紀  東京大学, 生産技術研究所, 講師 (20546866)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード窒化物半導体薄膜 / 超微小硬さ試験 / 転位 / ひずみ
研究実績の概要

平成25年度は窒化アルミニウム薄膜の超微小硬さ試験を行い、薄膜に含まれる貫通転位密度、ひずみと、薄膜の硬度および弾性率との相関を調査した。透過型電子顕微鏡内で超微小硬さ試験を行った結果、貫通転位のうち刃状転位は超微小硬さ試験により導入される転位の伝搬を阻害せず、らせん転位は超微小硬さ試験により導入される転位の伝搬を阻害することが明らかとなった。しかし、らせん貫通転位密度は低く、超微小硬さ試験により測定される硬度には反映されないと判断した。また、組成の異なる窒化アルミニウムガリウム混晶薄膜の超微小硬さ試験を行った結果、硬度には組成による変化が見られたが、弾性率は組成に依らずほぼ一定であった。
平成26年度は、ひずみと硬度の相関性を解明するために、膜厚増加に伴うひずみ緩和をさせた窒化アルミニウム薄膜試料を用い、超微小硬さ試験を行った。その結果、同一組成で膜厚が薄くひずみの異なる薄膜試料について、ひずみが大きい薄膜試料の方が硬度が高かった。面内圧縮ひずみがある場合、すべり面間隔が狭くなることによりパイエルスポテンシャルが増加し硬度が高くなると考えられる。
平成27年度は、窒化インジウムの機械的特性値の評価を行った。膜厚が異なる数種類のIn極性およびN極性の窒化インジウム試料を用い、超微小硬さ試験を行い、硬度およびヤング率に対する極性(不純物濃度)の影響を検討した。超微小硬さ試験の結果、極性の違いは硬度やヤング率の絶対値にはほとんど影響しないが、ばらつきには大きく影響を与えることがわかった。また、ひずみや結晶性よりも表面の平坦性による影響の方が大きいことがわかった。以上の結果を踏まえ、表面平坦なIn極性で膜厚が厚い試料の硬度およびヤング率の値が最も信頼度が高いと判断し、窒化インジウムの硬度とヤング率をそれぞれ8.6GPa、176GPaと求めた。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2015

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Elastic properties of indium nitrides grown on sapphire substrates determined by nano-indentation: In comparison with other nitrides2015

    • 著者名/発表者名
      I. Yonenaga, Y. Ohkubo, M. Deura, K. Kutsukake, Y. Tokumoto, Y. Ohno, A. Yoshikawa, and X. Q. Wang
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 5 ページ: 077131/1-13

    • DOI

      10.1063/1.4926966

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Correlation between crystal quality and mechanical properties of InN2015

    • 著者名/発表者名
      M. Deura, Y. Ohkubo, Y. Tokumoto, K. Kutsukake, Y. Ohno and I. Yonenaga
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Growth of III-Nitrides (ISGN-6)
    • 発表場所
      Act City Hamamatsu (Hamamatsu, Shizuoka)
    • 年月日
      2015-11-11
    • 国際学会
  • [学会発表] InNの結晶特性と硬度・ヤング率の相関2015

    • 著者名/発表者名
      出浦桃子,大久保泰,徳本有紀, 沓掛健太朗, 大野裕, 米永一郎
    • 学会等名
      第7回窒化物半導体結晶成長講演会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2015-05-07

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公開日: 2017-01-06  

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