宇宙用通信システムの小型軽量高効率化に向けた次世代半導体の研究開発

研发下一代半导体，使空间通信系统更小、更轻、更高效

基本信息

批准号：
19J11998
负责人：
稲富悠也
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J11998/
关键词：
窒化ガリウム窒化物半導体結晶成長窒化アルミニウム

项目摘要

成長中の結晶表面における吸着原子密度の計算を可能とする計算手法を提案し、MOVPE法により成長中のGaNとAlNの極性面に適用した。解析の結果、GaN(0001)とAlN(0001)では表面のほとんどをNが吸着しており、それに対してGaとAlは少数であることがわかった。一方で(000-1)面における表面状態は大きく異なっている。GaN(000-1)においては表面をHが覆っており、GaとNの密度は非常に少ないことがわかった。実験的にGaN(000-1)の核生成頻度が非常に少なく成長速度が遅いことがわかっており、その原因はGaとNの密度が非常に低いことであると考えられる。低温バッファ層を用いた転位低減を行うには成長初期に意図的に三次元的に成長させる必要がある。GaN(000-1)においてGaとNの吸着原子密度を高めて核生成頻度を増加させるためには水素分圧を減少させることが有効であることが明らかとなった。AlN(000-1)では1MLのAlが吸着し、その上に0.25MLのNが吸着した構造が支配的となる。実験的にはAlN(000-1)の成長は三次元的な表面になりやすく、この原因はAlとNの密度が非常に高いことであると考えられる。平坦な結晶を成長させるためにはAlとNの密度を低下させることが必要である。解析の結果、成長温度を高くする、水素分圧を高くする、AlとNH3の分圧を小さくするとAlとNの吸着原子密度を低下させることができることが明らかとなった。

提出了一种计算方法来计算生长晶体表面上的吸附原子密度，并将MOVPE方法应用于生长的GAN和ALN Polar。分析的结果是，发现GAN（0001）和ALN（0001）具有吸附的大多数表面，而GA和AL则是少数表面。另一方面，（000-1）表面上的表面状态非常不同。在GAN（000-1）中，表面被覆盖，发现GA和N很小。实验性的是，众所周知，GAN（000-1）的核产量频率非常低，并且生长速度缓慢，这被认为是GA和N密度非常低。为了使用低温缓冲层减少脱位，有必要在生长的初期故意在三个维度上生长。在GAN（000-1）中，很明显，降低氢压有效增加GA和N的吸附原子密度，并增加了核产生的频率。 Aln（000-1）由1 ml的Al主导，并在其上吸附了0.25 mL N。实验性的是，ALN（000-1）的生长往往是三维表面，并且认为Al和N的密度非常高。为了生长平坦的晶体，有必要降低Al和N的密度。由于分析的结果，已经表明，增加了生长温度，增加氢的压力，并降低了Al和NH3的压力，以降低Al和N的吸附密度。