選択成長を用いたGaNバルク単結晶の高品質化に関する研究

选择性生长提高GaN体单晶质量的研究

• 批准号: 07650011
• 负责人: 平松 和政
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07650011/
• 关键词: 窒素化ガリウム; バルク単結晶; ハイドライド気相成長; 選択成長; バッファ層

現在、窒素化ガリウム(GaN)のバルク単結晶を作製するために、王水でエッチングしてGaN厚膜とサファイア基板と分離している。しかしながら、ハイドライド気相成長法(HVPE)では、GaNの成長速度が大きいため、サファイア基板の側面上にもGaN成長するので、ZnOの界面がGaNに覆われてしまい、ZnOを王水でエッチングすることが困難となっている。ZnOをエッチングするために成長した基板の縁を切り落とし、側面上GaNを除去する必要がある。基板切断の際にサファイア基板との界面に発生したマイクロクラックによりGaN膜が小さく割れてしまい、大面積GaNバルク単結晶が得られない。そこで、GaNの選択成長技術を用いて、GaNバルク単結晶の大面積化を試みた。サファイヤ基板上にZnOバッファ層を堆積させた後、得た基板の縁のみにSiO_2を堆積させた。作製した基板をHVPE法によりGaN単結晶を成長させるとSiO_2上には全くGaNが成長しておらず、ZnOバッファ層上のみにGaNが成長する。この結果によりHVPEにおいてはじめて選択成長を成功させ、GaNの側面にまでの成長を抑制することができた。さらに、選択成長において四辺状の窓パターンを用いるため、GaN結晶の結晶面と平行する{1120}方向では直線状の境界線が観測されたが、その方向と垂直する{1100}方向では、界面の形状が鋸の歯状であることが分かった。今後、この選択制を維持させながら、厚いGaNを成長させ、GaNバルク単結晶が容易に作製できることが大いに期待できる。

目前，为了制造氮化镓（GaN）块状单晶，GaN厚膜和蓝宝石衬底通过王水蚀刻来分离。然而，在氢化物气相外延（HVPE）中，GaN的生长速率较高，因此GaN在蓝宝石衬底的侧面上生长，因此ZnO界面被GaN覆盖，并且ZnO被王水蚀刻。已经变得困难了。为了蚀刻 ZnO，需要切除生长衬底的边缘并去除侧面的 GaN。切割衬底时，由于与蓝宝石衬底界面处出现微裂纹，GaN薄膜破碎成小片，无法获得大面积的GaN体单晶。因此，我们尝试利用GaN选择性生长技术来增加GaN体单晶的面积。在蓝宝石衬底上沉积ZnO缓冲层后，仅在所得衬底的边缘上沉积SiO_2。当使用HVPE方法在制作的衬底上生长GaN单晶时，SiO_2上没有生长GaN，仅在ZnO缓冲层上生长GaN。结果，我们首次在 HVPE 中成功实现了选择性生长，并抑制了 GaN 侧面的生长。此外，由于在选择性生长中使用四边形窗口图案，因此在平行于GaN晶体的晶面的{1120}方向上观察到线性边界线，但是在垂直于该方向的{1100}方向上观察到边界线。发现形状呈锯齿状。未来，人们高度期待在保持这种选择系统的同时，通过生长厚的 GaN 来轻松生产 GaN 块状单晶。

项目成果

T.デ-トプロム、平松和政他: "The Selective Growth in Hydride Vaper Phase Epitaxy of GaN" Proceeding of International Conferences on Silicon Carbide and Related Materials-1995. (掲載予定).

T. Detprom、Kazumasa Hiramatsu 等人：“GaN 氢化物气相外延的选择性生长”碳化硅和相关材料国际会议论文集 - 1995 年（待出版）。

T.デ-トプロム、平松和政他: "The Analysis of the Shallow and Deep Levels of Mg-Doped GaN by DLTS and Hall Meaurement" Proceeding of the Symposium on Wide Bandgap Semiconductors and Devices The Electrochemical Society,Inc.95-21. 50-54 (1995)

T. Detprom、Kazumasa Hiramatsu 等人：“通过 DLTS 和霍尔测量对 Mg 掺杂 GaN 的浅能级和深能级进行分析”宽禁带半导体和器件研讨会论文集 The Electrochemical Society,Inc.95-21。 50-54 (1995)