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。

为了在使用HVPE方法制造的非极性AlN单晶衬底上实现高性能深紫外LED（波长250-300 nm），我们使用HVPE方法生长了高质量的非极性AlN块状单晶方法。。今年，我们特别进行了（1）在倾斜的r面蓝宝石基板上生长a面AlN，以及（2）在a面蓝宝石上生长高质量的c面AlN。为了研究a面AlN生长中r面蓝宝石衬底的倾斜角依赖性，我们使用倾斜角从+5°（c轴方向）变为-5°（m轴方向）的衬底生长了A面AlN晶体。发现结晶度根据基板的倾斜角度而显着变化。特别是，当使用沿c轴方向倾斜的基板时，X射线摇摆曲线的半宽度显着减小，因此建议使用沿c轴方向倾斜的r面蓝宝石基板，以便发现获得高质量a面AlN是有效的。我们研究了一种无需使用选择性横向生长或中间层等复杂技术即可轻松获得高质量 AlN 外延层的方法。当在a面和c面蓝宝石衬底上进行c面AlN的晶体生长时，在a面蓝宝石衬底上生长的c面AlN具有较小的X射线摇摆曲线半宽度，较低的X射线摇摆曲线。结果表明，可以获得具有少量颗粒的高质量晶体。根据以上结果，我们获得了生产AlN块状单晶基板的前景，这是实现高性能深紫外LED（波长250至300 nm）所必需的。