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2009 年度 実績報告書

ナイトライド半導体結晶中の転位の運動特性と電子・光学物性の解明

公募研究

研究領域窒化物光半導体のフロンティア-材料潜在能力の極限発現-
研究課題/領域番号 21016002
研究機関東北大学

研究代表者

米永 一郎  東北大学, 金属材料研究所, 教授 (20134041)

研究分担者 大野 裕  東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (80243129)
太子 敏則  東北大学, 金属材料研究所, 助教 (90397307)
徳本 有紀  東北大学, 金属材料研究所, 助教 (20546866)
キーワードナイトライド / 格子欠陥 / ナノ材料 / 結晶工学 / 結晶成長 / 転位
研究概要

高機能ナイトライドの実現に向けた障害が転位欠陥であり、その発生の抑制・不活性化など材料制御技術の開発が焦眉の課題である。特に、我々は結晶成長時に他の点欠陥・不純物と反応していないフレッシュな転位を導入し、その転位自身の有する固有の電子・光学物性を解明することを主たる目的とする。本年度、以下の成果を得た。
(1)薄膜状のナイトライドの機械的特性を一般化するために、室温でBerkovich圧子を用いたナノインデンテーション法による測定を行った。そして、AlNについて、その硬度が18GPa、せん断弾性定数が154GPaであることを明確にした。その硬度測定においては、材料の相変態を考慮する必要があることを見出した。
(2)AlN薄膜中の貫通型転位の芯構造を高分解能電子顕微鏡法により観察した。そして、それら転位がb=1/3<1210>の刃状転位であり、モザイク成長の結果導入される亜粒界界面に並ぶこと、その形成機構として、亜粒界の傾角差である0.6°から2.9°の角度を補正するために形成されることを見出した。
(3)GaN結晶中に塑性変形によって導入したフレッシュな転位について、それら転位の有する電気伝導特性を走査型プローブ顕微鏡を用いたscanning spread resistance microscopyにより2次元的に測定した。そして、GaNでは電気伝導が転位芯に沿った10~20nmの領域では促進され、一方その周囲での低下することを見出した。これはナイトライドに限らず、半導体中の転位による一次元伝導の可能性型明確に示すものであり、そのデバイスへの応用が期待される。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2009

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Atomic structure of threading dislocations in AlN thin films2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Tokumoto, N.Shibata, T.Mizoguchi, T.Yamamoto, Y.Ikuhara
    • 雑誌名

      Physica B 404

      ページ: 4886-4888

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recent knowledge on strength and dislocation mobility in wide bandgap semiconductors2009

    • 著者名/発表者名
      I.Yonenaga, Y.Ohno, T.Taishi, Y.Tokumoto
    • 雑誌名

      Physica B 404

      ページ: 4999-5001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of electrically conductive nanowires using high-density dislocations in AlN thin films2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Tokumoto, S.Amma, N.Shibata, T.Mizoguchi, K.Edagawa, Y.Ikuhara
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics 106

      ページ: #124307(1-4)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrical conduction along dislocations in plastically deformed GaN2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Kamimura, T.Yokoyama, H.Oiwa, K.Edagawa, I.Yonenaga
    • 雑誌名

      IOP Conference Series, Materials Sciencee and Engineering 3

      ページ: #012010(1-5)

  • [雑誌論文] Investigation on the ZnO:N films grown on(0001)and(0001)ZnO templates by plasma-assilted molecular beam epitaxy2009

    • 著者名/発表者名
      S.H.Park, J.H.Chang, T.Minegishi, J.S.Park, I.H.Im, M.Ito, T.Taishi, S.K.Hong, D.C.Oh, M.W.Cho, T.Yao
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth 311

      ページ: 2167-2171

    • 査読あり
  • [学会発表] In-situ analysis of optical properties of nanostructures in TEM2009

    • 著者名/発表者名
      大野裕
    • 学会等名
      The 20th Frontiers of Electron Microscopy in Materials Science
    • 発表場所
      Huis Ten Bosch(長崎県)
    • 年月日
      20090927-20091002
  • [学会発表] Strength and dislocation mobility in wide bandgap semiconductors2009

    • 著者名/発表者名
      米永一郎, 大野裕, 太子敏則, 徳本有紀
    • 学会等名
      25th International Conference on Defects in Semiconductors
    • 発表場所
      Ioffe Institute(ロシア)
    • 年月日
      20090720-20090724
  • [学会発表] Effects of dislocations on optical properties of wide bandgap GaN and ZnO2009

    • 著者名/発表者名
      米永一郎, 大野裕, 太子敏則, 徳本有紀
    • 学会等名
      25th International Conference on Defects in Semiconductors
    • 発表場所
      Ioffe Institute(ロシア)
    • 年月日
      20090720-20090724
  • [学会発表] Atomic structure of threading dislocations in AlN thin films2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Tokumoto, N.Shibata, T.Mizoguchi, T.Yamamoto, Y.Ikuhara
    • 学会等名
      25th International Conference on Defects in Semiconductors
    • 発表場所
      Ioffe Institute(ロシア)
    • 年月日
      20090720-20090724
  • [学会発表] Dislocations in wide band gap semiconductors2009

    • 著者名/発表者名
      米永一郎, 大野裕, 太子敏則, 徳本有紀
    • 学会等名
      28th Electronic Materials Symposium
    • 発表場所
      ラフォーレ琵琶湖(滋賀県)
    • 年月日
      20090708-20090710
  • [学会発表] ワイドギャップ半導体の転位の運動特性と光学特性について2009

    • 著者名/発表者名
      米永一郎、大野裕、太子敏則、徳本有紀
    • 学会等名
      日本学術振興会ワイドギャップ半導体光・電子デバイス第162委員会・研究会
    • 発表場所
      主婦会館プラザエフ(東京都)
    • 年月日
      2009-10-02

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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