新規基板材料二ホウ化ジルコニウム上へのGaN系窒化物のエピタキシャル成長及びナノ構造の作製

新型衬底材料二硼化锆上氮化镓基氮化物的外延生长及纳米结构的制备

基本信息

批准号：
03F03910
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

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(ZrB2)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。ZrB2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4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、ZrB2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、ZrB2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んだ。本研究によりこれまでに得られた成果を総合し、ZrB2の表面状態とその上に成長したGaN系窒化物の結晶性との関係を総合的に理解し、もっとも高品質なGaN系窒化物結晶の得られる条件を選定した。本研究により見出された、ZrB2の数種類の表面超構造について、その起源、表面モデルなどについて検討を進めた。

GaN基氮化物半导体是具有对应于绿光至紫外区域的带隙的半导体材料，并且作为下一代高亮度、高效率发光器件的材料而备受期待。尽管发光二极管已经商业化并广泛使用，但具有足够性能的紫外激光器尚未实现。因素之一是缺乏合适的基材材料。二硼化锆（ZrB2）的晶格常数几乎等于GaN，由于其优异的导热性、导电性和可解理性，是激光器的理想衬底。主要研究人员四年前证明，在 ZrB2 上外延生长 GaN 是可能的，但所获得的 GaN 晶体的质量仍不足以充分利用 ZrB2 的晶格匹配。在这项研究中，我们致力于改进ZrB2上GaN的晶体生长工艺，并通过使用含有AlN的AlGaN混晶来实现完美的晶格匹配，以进一步提高质量。通过整合迄今为止通过这项研究获得的成果，我们将全面了解ZrB2的表面状态与其上生长的GaN基氮化物的结晶度之间的关系，并开发出最高质量的GaN基氮化物晶体。选定的条件将产生以下结果。我们研究了本研究中发现的几种 ZrB2 表面超结构的起源和表面模型。