| 研究領域 | 特異構造の結晶科学：完全性と不完全性の協奏で拓く新機能エレクトロニクス |
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| 研究課題/領域番号 |
19H04531
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
木口 賢紀 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (70311660)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | InGaN / GaN / Cu3N / In2O3 / 準安定相 / 歪み / 界面構造 / 格子欠陥 |
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| 研究実績の概要 |
転位、積層欠陥、極性、表面形態など結晶の非完全性がGaNやInGaNの結晶成長や量子井戸構造の形成に及ぼす影響について、局所構造・電子状態やマクロな形態の観点から電子顕微鏡および関連する電子分光法を活用して解析を進めた。また、窒化物よりも非完全性の大きなIn2O3などの酸化物半導体や誘電体、Cu3N窒化物半導体に展開し、特異構造に付随した弾性場を活用した窒化物・酸化物半導体新機能発現・新デバイス創製に資する学理の究明に取り組んだ。班間連携により以下の4項目の研究を実施した。
(1)MOCVD法により作製したN極性GaN/InGaNダブルヘテロ構造におけるヒロック形成に対して、貫通転位、反転ドメインの寄与と貫通転位を介した元素分布の変化により、ヒロック直下の発光層であるInGaN層が破壊されるメカニズムを明らかにした。
(2)ミストCVD法により作製したInGaN多重量子井戸構造における組成引き込み効果に及ぼす成長温度と弾性緩和の影響を原子スケールで調べ、高温成長ほど組成の引き込み効果が顕著になった。また、低温で弾性緩和したバッファ層上に高温で緩弾性和したInGaN層では高密度の積層欠陥が形成されるのに対し、GaNテンプレート上に直接成長した歪んだInGaN層では積層欠陥を形成せずに成長することが明らかになった。
(3)ミストCVD法によりサファイア基板上に作製したIn2O3窒化物半導体における結晶成長に及ぼす塩素濃度の影響を調べ、バッファ層なしでは従来作製が困難であった準安定相のCorundum相単相の成長を塩素濃度の増加によって実現した。
その核生成サイトやpseudo-semicoherent界面を形成することを明らかにした。
(4)ミストCVD法により作製したCu3N窒化物半導体の結晶構造や窒化の完全性を明らかにした。
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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
初年度は、班間連携を通じて上記3系統の試料について研究を進め、当初予定していたInGaNの欠陥構造、歪み場の解析に加えて、Cu3NやCorundum相In2O3薄膜の界面構造、成長メカニズムに関わる成果にも展開でき、共著にて論文２報の投稿、招待講演、受賞に至った。
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| 今後の研究の推進方策 |
上記３系統の試料やInGaNのMQW構造について、更なる欠陥構造解析、電子状態解析を進め、構造と電子状態の両面から特異構造の解析を進める。
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