| 研究課題/領域番号 |
26706013
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
安達 正芳 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (90598913)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 窒化アルミニウム / 液相成長 / エピタキシャル成長 |
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| 研究実績の概要 |
単結晶窒化アルミニウム(AlN)はAlGaN系深紫外発光素子の基板として期待される材料である．しかしながら，これまでに大口径なAlN単結晶を安価に作製する手法は確立していない．申請者はGa-Alフラックスを用いたサファイア基板上への独自のAlN液相成長技術の開発を行っている．本研究課題では，実用化に向けた大型化を行うとともに，フラックスの窒素溶解度や融液熱物性等の基礎データを取得することで，融液ダイナミクス・結晶成長メカニズムを解明・理解し，その知見を元に高品質化および高速成長化を目指している．2016年度は，昨年度に引き続き，結晶成長メカニズムの理解に向け，フラックス中への窒素溶解度の測定を行った．さらに，r面サファイアを基板とした用いた非極性面AlNの成長も行った．
フラックス中への窒素溶解度測定に関して，昨年度までに測定法を確立したが，本年度はその手法を用いて，窒素溶解量の時間依存性，および飽和窒素溶解度の組成依存性を測定した．それらの結果は日本金属学会秋季講演大会で発表し，現在投稿論文としてまとめている．
また，r面サファイア上への非極性面AlN成長に関して，昨年度までの研究でダブルドメイン構造のAlNの成長には成功していた．本年度は，a軸方向に1°オフさせたサファイア基板をテンプレートとして用いることでシングルドメインのAlNを成長させることに成功した．この結果を，10月にアメリカで開催された窒化物の国際ワークショップで発表し，現在投稿論文としてまとめている．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
2016年度は，結晶成長メカニズムの理解を目指した基礎実験として，フラックス中への窒素溶解度の測定を行った．2015年度までに確立した手法を用いて，窒素溶解量の温度依存性および飽和窒素溶解度のフラックス組成依存性の測定に成功し，結晶成長メカニズムの理解を深める重要なデータを得ることができた．
また，実際のAlN成長の研究に関しても，r面サファイア基板を用いた非極性面AlNの成長に関する実験を行った．a軸方向に1°オフさせた基板を用いることで，2015年までには実現できていなかったシングルドメインのAlNを得ることに成功した．
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| 今後の研究の推進方策 |
2017年度は，2014年度に行ったフラックスの基板に対する濡れ角測定を再度精密に行う．特に，基板とするAlNの結晶方位とフラックスの濡れ角との関係を明らかにする．そのデータとこれまでに得られた窒素溶解度等の基礎データを元に，本手法の成長メカニズムを考察するとともに，大口径基板上への成長に必要な条件を明らかにし，本研究課題をまとめる．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本年度は，フラックスの材料であるGaの使用量およびサファイア基板の使用量が見込みよりもわずかに少なかったため，次年度に繰り越す．
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| 次年度使用額の使用計画 |
フラックスの基板に対する濡れ角測定用の治具の作製費として計上する予定である．
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