深紫外発光デバイスに向けた単結晶窒化アルミニウム薄膜の新作製法

深紫外发光器件用单晶氮化铝薄膜的新制造方法

基本信息

批准号：
16656233
负责人：
福山博之
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

AlNやGaNなどのIII族窒化物半導体は,サファイアなどの基板上に各種の気相成長法によって成長させなければならないが,基板との格子不整合が大きいため,未だに欠陥の少ない窒化物薄膜を得るのはきわめて難しい.特に紫外発光素子として必要不可欠なAlGaN系半導体を積層するためには,高品位の単結晶AlN薄膜を基板として用いる必要がある.本研究の目的は,既存の薄膜作製技術に依らないまったく新しい単結晶AlN基板の安価で簡便な方法を確立することである。本研究では,AlN-Al_2O_3-C-N_2-CO系ポテンシャルダイアグラムに基づき,炭素共存下でN_2-CO混合ガスを用いて,サファイア基板の窒化を行った.c面(0001)に切り出したサファイア基板を,所定の温度およびN_2-CO混合ガス雰囲気下で一定時間保持した後,X線回折(XRD)による相同定,極点図形による結晶方位関係の解析,ωモードロッキングカーブによる結晶配向性の評価,高分解能透過電子顕微鏡(HRTEM)による断面観察,レーザー顕微鏡およびプローブ顕微鏡(SPM)による表面観察を行った.2θ/ω-XRDの結果から,c面サファイア基板の面上には,c軸配向したAlNが生成していることが分かった.また,極点図から,Al_2O_3[2-1-10]方向とAlN[1-100]方向が平行である,つまり,サファイアの(0001)面とAlNの(0001)面が30°回転方向にずれていることが分かった.また,サファイア基板/AlN膜断面のHRTEM像から,AlN膜内に貫通転位等の結晶欠陥は確認されなかった.サファイア/AlN界面に周期的にミスフィット転位が挿入されており,これによって界面の不整合が緩和されていることが分かった.

必须通过各种蒸气沉积方法在诸如蓝宝石之类的底物上生长III氮化物半导体，但是由于与基材的晶格不匹配较大，因此很难获得硝酸盐薄膜，几乎没有缺陷。特别是，为了堆叠基于Algan的半导体（对于紫外线发射器件至关重要），必须作为基板作为底物，高质量的单晶Aln薄膜。这项研究的目的是为不依赖现有薄膜制造技术的全新单晶ALN底物建立便宜且方便的方法。在这项研究中，基于ALN-AL_2O_3-C-N_2-CO系统电位图，使用N_2-CO混合气体在碳的存在下使用N_2-CO混合气体进行硝化。 After holding the sapphire substrate cut into the c-plane (0001) for a certain period of time under a given temperature and an N_2-CO mixed gas atmosphere for a certain period of time, the phase identification by X-ray diffraction (XRD), analysis of the crystal orientation relationship using pole figures, evaluation of crystal orientation by ω-mode locking curve, cross-section observation by high-resolution transmission electron microscope （HRTEM）以及激光显微镜和探针显微镜（SPM）的表面观察。2θ/ω-XRD的结果表明，在C平面蓝宝石底物的表面产生了面向C轴的ALN。此外，从杆图中可以发现，Al_2O_3 [2-1-10]和Aln [1-100]方向是平行的，即蓝宝石的（0001）平面Aln的（0001）平面和ALN平面在30°旋转方向上取代。此外，蓝宝石底物/ALN膜的横截面的HRTEM图像表明，在ALN膜中没有确认诸如螺纹位错等晶体缺陷。定期插入蓝宝石/ALN界面上的错误位错，这降低了接口处的不匹配。

项目成果

期刊论文数量（14）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

レーザーモジュレーションカロリメトリーによる固体Pt球の熱物性測定-高温融体非接触熱物性計測に向けて-

激光调制量热法测量固体铂球的热物理性质 - 迈向高温熔体的非接触式热物理性质测量 -

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
日本熱物性シンポジウム講演概要集 C308
影响因子：
0
作者：
野村琴広他;野村琴広他;野村琴広他;H.Kawamura;小畠秀和;湊出;福山博之
通讯作者：
福山博之

静磁場を利用した電磁浮遊法によるSiメルトの熱輸送特性計測

利用静磁场的电磁悬浮法测量硅熔体的热传输特性

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
日本熱物性シンポジウム講演概要集 C309
影响因子：
0
作者：
野村琴広他;野村琴広他;野村琴広他;H.Kawamura;小畠秀和;湊出;福山博之;小畠秀和
通讯作者：
小畠秀和

Normal Spectral Emissivity of Undercooled Liquid Silicon

过冷液态硅的法向光谱发射率

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Meas. Sci. Technol. Vol. 16
影响因子：
0
作者：
T.Tsukada;H.Kobatake;H.Fukuyama;T.Tsukada;H.Kobatake;H.Fukuyama;高橋翔;小畠秀和;H.Kobatake;I.Minato;H.Fukuyama;H.Fukuyama;H.Kobatake;I.Minato;H.Fukuyama;H.Fukuyama;H.Kobatake;塚田隆夫;杉岡健一;高橋翔;小畠秀和;福山博之;福山博之;小畠秀和;福山博之;塚田隆夫;H.Fukuyama;H.Kobatake;福山博之;福山博之;H.Kawamura
通讯作者：
H.Kawamura

還元窒化法により作製した窒化アルミニウム/サファイア界面構造

还原氮化法制备氮化铝/蓝宝石界面结构