新規基板材料ZrB_2上へのGaN系窒化物のエピタキシャル成長及びナノ構造の作製

新型衬底材料ZrB_2上GaN基氮化物的外延生长及纳米结构的制备

基本信息

批准号：
03F00910
负责人：
須田淳
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03F00910/
关键词：
GaN ZrB_2 MBE 格子整合

项目摘要

GaN系窒化物半導体は緑色〜紫外線領域に相当するバンドギャップを持つ半導体材料であり、次世代の高輝度・高効率発光デバイス材料として大きな期待を集めている。発光ダイオードは既に商品化され広く用いられるようになってきたが、紫外線レーザーについてはまだ十分な性能のものは実現されていない。その一つの要因として、適切な基板材料が存在しないことが挙げられる。二ホウ化ジルコニウム(ZrB_2)はGaNとほぼ等しい格子定数を持ち、また、熱伝導率、電気伝導率、劈開性に優れた理想的なレーザー用基板である。ZrB_2上にGaNのエピタキシャル結晶成長が可能なことは、研究代表者により3年前に実証されたが、得られたGaN結晶の品質はまだ不十分であり、ZrB_2の格子整合という利点を引き出すには至っていない。本研究では、さらなる高品質化のために、ZrB_2上へのGaNの結晶成長プロセスの改善や、AlNを含んだAlGaN混晶の利用による完全格子整合などをに取り組み、最終的にはナノ構造を持ったデバイスの試作を目指した研究を行う。今年度は、ZrB2表面の清浄化プロセスの確立、表面状態の評価、核形成層の成長条件探索を進めた。その結果、表面超構造が観察されるような清浄表面を実現し、また、核形成層の導入により、GaN成長層の表面平坦性を大幅に改善することに成功した。GaNの極性は窒素極性であり、また、表面には原子層高さのステップも観察されるような良好な結晶を得ることができた。

基于GAN的氮化物半导体是半导体材料，带隙对应于绿色至紫外线射线区域，并吸引了一个巨大的期望，这是下一代高亮度，高效率轻发射设备材料。发光二极管已经被商业化并已被广泛使用，但是紫外线激光器尚未完全实用。一个因素是没有合适的底物材料。 Diboride锆（ZRB_2）的晶格常数大约等于GAN，并且是理想的激光底物，具有出色的导热率，电导率和裂解特性。尽管主要研究者证明了GAN在ZRB_2上的外延晶体生长是可能的，但三年前，获得的GAN晶体的质量仍然不足，并且尚未实现ZRB_2的晶格匹配的优势。在这项研究中，为了进一步提高质量，我们将致力于改善ZRB_2上GAN的晶体生长过程，并通过使用含有ALN的Algan混合晶体进行完美的晶格匹配，并最终旨在与纳米结构生产原型设备。今年，我们建立了ZRB2表面清洁过程，评估了表面状况，并搜索了成核层的生长条件。结果，实现了观察到超表面结构的清洁表面，并通过引入成核层，显着改善了gan生长层的表面平坦度。 GAN的极性是氮极性，并获得了良好的晶体，在表面上观察到原子层高度的步骤。