2002 Fiscal Year Annual Research Report
Project/Area Number |
00J10273
|
Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
Principal Investigator |
中尾 航 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 特別研究員(DC1)
|
Keywords | 酸窒化アルミニウム / 窒化アルミニウム / 相安定図 / 標準生成自由エネルギー / 炭素熱還元窒化法 / 熱力学モデル / 単結晶育成 / III族窒化物半導体 |
Research Abstract |
(1)昨年に引き続き酸窒化アルミニウム(γ-ALON)の熱力学的相安定性を確立するため、次式の反応の平衡測定を行い、次式の標準ギブズエネルギー変化を決定した。 【numerical formula】 これまでの結果を総合し、γ-ALON単相領域の熱力学安定性を、γ-ALONの結晶構造をに構築した熱力学モデルから試算した。その結果、γ-ALONの不定比性を考慮したAl-O-N-C系の相安定図を作製した。 (2)高品位のAlN単結晶膜を得るために、γ-ALONが中間層として生成する条件でサファイア基板を窒化するという新しい方法を考案し実験を行った。その結果、AlN層は、γ-ALON層を介することにより、以下に示す結晶方位関係を満たしてエピタキシャル成長することがわかった。 A面サファイアを用いた場合 【numerical formula】 C面サファイアを用いた場合 【numerical formula】 また、A面サファイア上には単結晶AlN膜が形成し、生成したAlN膜中には構造欠陥は殆ど観察されなかった。γ-ALON層は、AlN層とサファイア基板との格子不整合を約四分の1に緩和し、良好なエピタキシャル成長を引き出すことが分かった。 以上の研究成果から、高温での化学平衡測定技術を確立し、Al-O-N系の熱力学的相安定性を決定した。その結果Al-O-N系の化学ポテンシャルを制御したプロセスを構築する熱力学的基盤を確立した。また、化学ポテンシャル制御プロセスの一例として、γ-ALONを緩衝層として用いたサファイア基板の直接窒化による単結晶AlN膜の作製を試みた。その結果、高品位の単結晶AlN膜の作製が可能であることが分かった。
|
Research Products
(6 results)
-
[Publications] W.Nakao, H.Fukuyama, K.Nagata: "Thermodynamic Stability of γ-Aluminum Oxynitride"Journal of Electrochemical Society. 150[2]. J1-J3 (2003)
-
[Publications] W.Nakao, H.Fukuyama, K.Nagata: "AlN Firms Epitaxialy Formed by Direct Nitridation of Sapphire using Aluminum Oxynitride as a Buffer Layer"Proceedings Vol.of the Wide Bandgap Semiconductors for Photonic and Electronic Devices and Sensors symposium. 76-82 (2002)
-
[Publications] H.Fukuyama, W.Nakao, K.Nagata: "Thermodynamics for Fabricating AlN/alon/sapphire Double Epitaxial Layers as an Advanced Substrate for Blue/Ultraviolet Optical Devices"Proceedings Vol.of the Wide Bandgap Semiconductors for Photonic and Electronic Devices and Sensors symposium. 155-163 (2002)
-
[Publications] 中尾 航, 福山 博之, 永田 和宏: "青紫外発光素子用基板としてのAlN単結晶膜の作製と評価"資源・素材2002(熊本)企画発表・一般発表(C)(D)講演資料. 349-350 (2002)
-
[Publications] 福山 博之, 中尾 航, 永田 和宏: "青紫外発光素子用基板としての新しいAlN単結晶膜作製法の開発"資源・素材2002(熊本)企画発表・一般発表(C)(D)講演資料. 347-348 (2002)
-
[Publications] 中尾 航, 福山 博之, 永田 和宏: "サファイア基板の直接窒化により生成したalon-AlN二重膜構造の評価"日本金属学会講演概要(第130回東京). 286 (2002)