無極性窒化アルミニウム基板の結晶成長と深紫外線発光ダイオードの作製

非极性氮化铝衬底晶体生长及深紫外发光二极管的制作

基本信息

批准号：
07F07375
负责人：
平松和政
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Mie University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07F07375/
关键词：
窒化物半導体無極性 HVPE AlN a面AlN 減圧HVPE法柱状結晶異方性

项目摘要

HVPE法により作製した無極性AlN単結晶基板上に高性能な深紫外LED(波長250～300nm)を実現することを目的として、HVPE法による高品質無極性AlNバルク単結晶成長の作製を行った。今年度は特に、(1)傾斜r面サファイア基板上へのa面AlNの成長、(2)a面サファイア上への高品質c面AlN成長を行った。a面AlN成長におけるr面サファイア基板の傾斜角依存性を調べることを目的として、基板の傾斜角を+5°(c軸方向)から-5°(m軸方向)に変化させた基板を用いてa面AlN結晶の成長を行った。基板の傾斜角によって結晶性が大きく変化することがわかった。特にc軸方向に傾けた基板を用いた場合、X線ロッキングカーブの半値幅が大きく減少することから、c軸方向に傾けたr面サファイア基板を用いることが、高品質a面AlNを得るために有効であることが明らかになった。選択横方向成長や中間層などの複雑な技術を用いないで簡便に高品質なAlNエピタキシャル層を得るための方法を検討した。a面及びc面サファイア基板上にc面AlNの結晶成長を行ったところ、a面サファイア基板に成長したc面AlNの方が、X線ロッキングカーブの半値幅が小さく、低転位密度で、クラックが少ない高品質な結晶を得ることができることを明らかにした。以上の結果から、高性能な深紫外LED(波長250～300nm)を実現するために必要となるAlNバルク単結晶基板を作製するための見通しを得ることができた。

为了实现高性能深紫外线LED（波长250-300 nm）在非极性ALN单晶底物上通过HVPE方法制造的，HVPE方法制造了高质量的非极性ALN散装单晶生长。尤其是今年，我们在倾斜的R-Plane Sapphire底物上进行了A-Plane ALN的生长，以及（2）在A平面蓝宝石上的高质量C平面ALN的生长。为了研究R平面蓝宝石底物在A平面ALN生长中的倾斜角的依赖性，使用底物生长A平面ALN晶体，其中底物将底物的倾斜角从 +5°（C轴）更改为-5°（M轴方向）。发现结晶度取决于底物的倾斜角。特别是，当使用沿C轴方向倾斜的底物时，X射线锁定曲线的一半宽度大大降低，并且已经发现使用在C轴方向上倾斜的R-Plane Sapphire底物有效地获得了高质量的A-Plane Aln。研究了一种获得高质量ALN外延层的方法，而无需使用诸如选择性横向生长或中间层之类的复杂技术。当在A平面和C平面蓝宝石底物上进行C平面ALN晶体生长时，发现在A平面蓝宝石底物上生长的C平面ALN可以获得高质量的晶体，其高质量的晶体具有较小的X射线锁定曲线的半宽度，较小的脱位率，低脱位密度和少量裂缝。从以上结果来看，我们获得了制造ALN散装单晶底物的透视图，这对于实现高性能深紫外线LED（波长为250-300 nm）是必不可少的。