層状BNを用いたGaN系デバイスの機械的転写

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26246015
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: 小林 康之 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (90393727)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡本 浩 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (00513342) ; 中澤 日出樹 弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (90344613)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 分子線エピタキシー装置

Outline of Annual Research Achievements

研究代表者らは、2012年に六方晶窒化ホウ素(h-BN)がGaN系デバイスの機械的転写の剥離層として機能することを発見した。本研究は、上記発見をさらに発展させ、未解決の基礎項目を明らかにし、その結晶性を改善し、最終的に、転写デバイス特性をさらに向上させることが目的である。そのサファイア基板上h-BN上GaN系薄膜成長の成長機構を解明するために、成長表面をその場観察することが必要である。そのためには、分子線エピタキシー(MBE)装置を用いてh-BN薄膜を成長し、その場観察手段である反射高速電子線回折(RHEED)装置により成長構造をモニターすることが必要となる。研究代表者らは、すでにMBEを用いて、h-BNエピタキシャル薄膜成長に世界に先駆けて成功した。今年度、h-BN用MBE装置を安全に設置し、稼働することができた。具体的には、大学において、MBE稼働に必要なユーティリティー設備、すなわち窒素プラズマソース配管設備、冷却水配管設備、圧縮空気配管設備、排気配管ライン、電源系統設備等を新規に設計し、関連する工事を行い、MBE装置を設置し稼働した。MBE装置の真空度は、10のマイナス8乗Torr台であり、良好な真空度に到達している。MBE装置内の残留ガス分析を行い、主な残留ガスは、水素、水、二酸化炭素等であり今後本格稼働により、さらに真空度は向上すると考えている。大学内において、MBE装置稼働に必要なユーティリティーがほとんど存在しない状況から必要な設備を設計し、工事、動作確認等を実施したため時間を要したが、MBE装置が順調に立ち上がったため、今後成長機構の解明を進める予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究を遂行する上で必要不可欠な分子線エピタキシー装置を安全に設置し、稼働に必要なユーティリティー設備を設計、工事を行い、良好な真空度で稼働することを確認できたため。

Strategy for Future Research Activity

MBE装置を用いて、サファイア基板上h-BN薄膜成長を実現し、その成長機構を解明する。また、そのh-BN上単結晶GaN系薄膜成長とその機械的転写を実現する。現状、MBE装置が設置でき安全に稼働したため、大きな問題点はないと考えている。