高圧高温熱処理による高品質インジウム系窒化物半導体の創製と熱電素子応用

通过高压、高温热处理制备高品质铟基氮化物半导体并应用于热电器件

基本信息

批准号：
21H01831
负责人：
荒木努
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Ritsumeikan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題の目的は、RF-MBE法を用いて作成したInN結晶を高温・高圧熱処理によって、さらなる結晶品質の改善を実現し、そのメカニズム構築とデバイス応用へ向けた基盤技術を開発することにある。課題2年目は、①RF-MBE成長DERI法を用いたInN成長時の初期成長機構の解明と②1年目に作成したInN結晶に対する高温・高圧熱処理実験の基礎検討を行った。①RF-MBE成長DERI法を用いたInN成長時の初期成長機構の解明本研究項目では、DERI法成長InNで観察された異常成長領域および平坦に成長した領域に対してTEM観察を行うことで、異常成長領域の発生過程について検討した。異常成長領域の中央部ではInNが成長していない部分が存在し、内縁部では膜厚の大きいInNが成長し、外縁部では中央に向かうほどInN膜厚が大きいことがわかった。また、異常成長領域とInNが平坦に成長した領域でGaN中の転位種類判別を実施した結果、GaNテンプレート中のらせん転位を起点としてInドロップレットが発生し、異常成長領域が形成されると考えた。②InN結晶に対する高温・高圧熱処理実験の基礎検討課題1年目に作成したInN結晶の中から比較的電気的特性に優れた（キャリア濃度18乗台前半、移動度1500cm2/Vs以上）InNに対して、高温・高圧熱処理実験を試みた。熱処理は、量子科学技術研究開発機構SPring8内のビームラインBL14にて実施した。InN結晶10mm角試料をダイシングにより1mm角にカットし、ダイヤモンドアンビルに封入後、圧力9.5GPa、時間30分、温度650、750、850℃の3条件で高温・高圧熱処理実験を行った。850℃ではInNの分解・剥離が見られ十分な評価ができなかった。650℃、750℃で処理した試料をX線回折測定、TEMで評価を行ったが、明瞭な結晶性の改善は得られなかった。

该研究主题的目的是通过使用使用RF-MBE方法创建的Inn晶体的高温和高压热处理进一步提高晶体质量，并开发基本技术来构建设备的机制和应用。在任务的第二年，1）使用RF-MBE生长DEDI方法阐明INN生长过程中的初始生长机制，以及2）对第一年创建的Inn Crystals的高温和高压热处理实验的基本研究。 1。使用RF-MBE生长DEDI方法在此研究项目中阐明INN生长过程中的初始生长机制，我们通过对异常生长区域和使用DERI方法生长Inn观察到的异常生长区域和平坦生长区域进行TEM观察来研究异常生长区域的过程。发现在异常生长区域的中央部分，Inn膜的厚度很大，在内部边缘，Inn膜的厚度较大，向外边缘的中心较大，Inn膜厚度较大。此外，人们认为GAN中的脱位类型是在异常生长区域和INN扁平种植的区域中确定的，并且在液滴中从GAN模板中的螺旋位错开始产生，从而形成了异常生长区域。 2。试图在第一年创建的Inn晶体的高温和高压热处理实验中，对INN晶体进行高温和高压热处理实验的基础研究，该实验具有相对出色的电气特性（在第18级早期的载体浓度，迁移率，1500 cm2/vs或更多）。热处理是在量子科学技术研究与开发的国家科学技术研究所在国家科学技术研究所的Beamline BL14进行的。将10mm Square Inn Crystal样品切成1毫米平方，然后将其密封在钻石砧座中后，在三个条件下进行了高温和高压热处理实验：压力为9.5GPA，30分钟的时间，温度为650、750和850°C。在850°C下，观察到INN的分解和剥离，无法进行足够的评估。通过X射线衍射测量和TEM评估了在650°C和750°C下处理的样品，但无法获得结晶度的明显改善。

项目成果

期刊论文数量（25）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

DERI法を用いたInN結晶成長の成長温度依存性に関する研究

采用 DERI 方法研究 InN 晶体生长的生长温度依赖性

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
張同舟;後藤直樹;毛利真一郎;荒木努
通讯作者：
荒木努

RF-MBE法を用いたN極性AlNテンプレート基板上InN結晶成長

使用 RF-MBE 方法在 N 极性 AlN 模板基板上生长 InN 晶体

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
篠田悠平;福田安莉;橘秀紀;毛利真一郎;正直花奈子; 三宅秀人;荒木努
通讯作者：
荒木努

AlNテンプレート基板上にRF-MBE法で成長したInNの発光特性

RF-MBE法在AlN模板基底上生长InN的发光特性

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
中山大輝;毛利真一郎;福田安莉;高林佑介;正直花奈子;三宅秀人;荒木努
通讯作者：
荒木努

Study of the contact resistance of α-Ga2O3 on m-plane sapphire substrate with respect to Sn concentration using the circular transfer length method

利用圆转移长度法研究α-Ga2O3在m面蓝宝石衬底上的接触电阻随Sn浓度的变化

DOI：
10.35848/1347-4065/acc03b
发表时间：
2023
期刊：
Jpn. J. Appl. Phys.
影响因子：
0
作者：
Y. Yamafuji;J. Kikawa;S. Yamashita;T. Shinohe;T. Araki
通讯作者：
T. Araki

Direct growth of GaN film on ScAlMgO4 substrate by radio-frequency plasma- excited molecular beam epitaxy

射频等离子体激发分子束外延在 ScAlMgO4 衬底上直接生长 GaN 薄膜

DOI：
10.35848/1882-0786/acb894
发表时间：
2023
期刊：
Applied Physics Express
影响因子：
2.3
作者：
T. Araki;S. Kayamoto;Y. Wada;Y. Kuroda;D. Nakayama;N. Goto;M. Deura;S. Mouri;T. Fujii;T. Fukuda;Y. Shiraishi;and R. Sugie
通讯作者：
and R. Sugie

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荒木努其他文献

アルコールCVD法を用いたGaN上への酸化グラフェン成長

使用酒精 CVD 方法在 GaN 上生长氧化石墨烯

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
薮田翔平;河瀬流星;荒木努;毛利真一郎
通讯作者：
毛利真一郎

高分子凝集剤を用いた遠心成形コンクリートの強度発現性とスラッジ性状に関する基礎実験

高分子絮凝剂离心成型混凝土强度发展及污泥特性基础实验

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
篠田悠平;福田安莉;橘秀紀;毛利真一郎;正直花奈子;三宅秀人;荒木努;木田綺音，山口晋，鵜澤正美
通讯作者：
木田綺音，山口晋，鵜澤正美

分散制御Si3N4導波路を用いた2オクターブ帯域光発生

使用色散控制 Si3N4 波导产生两个倍频程光

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
中山大輝;毛利真一郎;福田安莉;高林佑介;正直花奈子;三宅秀人;荒木努;川島滉太，石澤淳，高磊，徐学俊，土澤泰，相原卓磨，西川正，コングァンウェイ，山本宗継，山田浩治，小栗克弥
通讯作者：
川島滉太，石澤淳，高磊，徐学俊，土澤泰，相原卓磨，西川正，コングァンウェイ，山本宗継，山田浩治，小栗克弥