New concept for crystal growth of nitride semiconductors using extended degree of freedom

使用扩展自由度进行氮化物半导体晶体生长的新概念

基本信息

批准号：
21H04609
负责人：
福山博之
金额：
$ 26.37万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04609/
关键词：
結晶成長窒化アルミニウム窒化物半導体

项目摘要

①フラックス法によるAlN結晶成長実験本年度は、前年度のその場観察実験を踏まえ、ガス冷却管を導入してフラックス内に温度差を設けることによってAlNの連続成長を可能とする実験系を構築した。構築した実験系を用い、結晶成長実験を行い、連続成長の可能性について検討するとともに、結晶成長前の合金融液への窒素溶解過程の効果についても調査した。所定のNi-Al合金をAlN坩堝に入れ、高周波炉内に設置し、AlNが成膜されたサファイア基板上へのエピ成長を試みた。溶融した合金へAlN坩堝および気相からの窒素を溶解させた後、アルミナ保護管に貼付した基板を合金浴に浸漬した。浸漬中、アルミナ保護管内をガス冷却し、基板近傍を局所的に冷却しAlNを成長させた。AlN成長後、基板を合金浴から引き上げ、結晶の表面および断面観察を行ない、浸漬時間とAlN成長量の関係を調べた。実験結果より、成長初期では島状のAlNが生成し、その後それらが合体することで膜状のAlNが生成することが分かった。また、基板浸漬前の窒素溶解過程がAlN膜の成長に顕著な効果があることが明らかとなった。②放射光X線による結晶性評価作製したAlN結晶について、以下の3通りの測定を行った。（１）X線トポグラフィ：試料全体を観察。結晶成長部と種結晶とで明確な違いはなかった。（２）ステップスキャンセクショントポグラフィ：試料の断面像を観察。結晶成長した部分は比較的格子面の乱れは少ないように見えた。（３）ラウエパターンマッピング：結晶成長部と種結晶とでラウエパターンはほとんど変化しなかった。用いた結晶の成長量が小さく、種結晶と分離して十分な評価が行えなかった可能性がある。現在、再度測定する準備を進めている。

1。基于上一年的原位观测实验，使用通量方法使用通量方法，我们构建了一个实验系统，该系统允许通过引入气体冷却管道并在磁通中提供温度差异，从而允许ALN的持续生长。使用构建的实验系统，我们进行了晶体生长实验，以检查持续生长的可能性，并在晶体生长之前研究了氮溶解过程在联合财务溶液中的影响。将给定的Ni-Al合金放置在Aln坩埚中，并将其放在高频炉中，以试图将其表现到沉积Aln的蓝宝石底物上。将Aln坩埚的氮和气相溶解在熔融合金中后，将附着在氧化铝保护管上的底物浸入合金浴中。在浸入过程中，氧化铝保护管的内部被气化，底物附近进行局部冷却以生长Aln。 ALN生长后，将底物从合金浴中拉出，观察到晶体的表面和横截面，以检查浸入时间与ALN生长量之间的关系。实验结果表明，岛状ALN是在生长的早期阶段产生的，随后，膜状ALN在合并时产生。还揭示了在浸入底物之前的氮溶解过程对ALN膜的生长有显着影响。 2）对产生的ALN晶体进行了使用同步加速器X射线的结晶度评估，并进行了以下三个测量。（1）X射线地形：观察整个样本。晶体生长部分和种子晶体之间没有明显的差异。（2）步骤扫描部分地形：观察样品的横截面图像。晶体生长的部分似乎相对较小的晶格表面。（3）LAUE图案映射：晶体生长部分和种子晶体之间几乎没有变化。所用晶体的量可能很小，因此无法通过分离种子晶体进行充分评估。我们目前正在准备再次衡量。