高周波スパッター法による窒化サファイア基板上の高品質窒化アルミニウム厚膜結晶成長

高频溅射法在氮化蓝宝石衬底上生长高质量氮化铝厚膜晶体

基本信息

批准号：
08F08079
负责人：
福山博之
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

窒化アルミニウム(AlN)は,6.2eVと広いバンドギャップを有し,また,GaNやAlGaNと格子定数や熱膨張係数が近いため,深紫外発光素子として期待されるAlGaN系LEDの理想的な基板材料として注目されている.AlNは高温で安定でかつ音速が速いため,SAWデバイスやハイパワー電子デバイスとしても期待される材料である.このように,高品質単結晶AlNの厚膜成長は,工学上重要な研究課題である.本研究では,サファイア窒化法によって得られた高品質AlN薄膜をテンプレートにして,反応性スパッター法によって1μmの厚膜AlNの成長を試みた.以下にその概要について説明する.a面サファイアを窒化して得られたc軸配向AlN薄膜をテンプレートにして,高周波スパッター法によってAlN膜を成長させる.ターゲット材料はAl(99.999%,直径10cm)を用いた.テンプレート基板は,アセトンとエタノールで超音波洗浄した後,基板温度300℃,スパッター圧力1.33Pa,高周波出力500W,ガス組成(アルゴン60%-窒素40%)の条件で2時間の蒸着を行った.作製したAlN膜の結晶品質と配向性は,X線回折(XRD)によって評価した.AlN結晶の断面微細構造は,高分解能電子顕微鏡像(HRTEM,400kV)を用いて観察した.窒化AlN膜とAlN厚膜の界面のHRTEM像から,窒化AlN膜は5-10nmの高品質結晶であり,スパッター法により成長したAlN膜は,界面近傍では,多結晶を呈しており,厚くなるにつれて柱状組織となることが分かった.本研究によって,高品質窒化AlN膜をテンプレートにすると,300℃という低温のスパッター法でも高品質なc軸配向AlN厚膜を得ることができることが分かった.今後,結晶品質をより向上させるための高温アニールなどを試し,柱状結晶組織の変化を観察したい

氮化铝（ALN）的宽带间隙为6.2 eV，并且由于GAN，Algan和网格常数和热膨胀系数紧密，因此基于Algan的LED的理想底物材料，预计将是深入的 - 池元素，这是一种材料，因为它是高温，稳定和快速的，这是一项重要的研究主题。用蓝宝石nitring方法获得的高质量Aln薄膜作为模板而生长1μm厚的膜。频率的方法是Al（99.999％，直径10厘米），在用丙酮和乙醇清洁超声使用高分辨率NO -Electron显微镜（HRTEM，400KV）观察到气体成分（60％Algon -40％氮）界面处的HRTEM雕像，Aln膜氮化物是一种高质量的晶体，为5-10 nm，Spatar方法生长的Aln膜在界面附近具有多晶体，并且可能变成柱状组织，因为它变得越来越厚据了解，这项研究表明，高质量的Aln膜是可以获得高质量的C轴方向Aln厚膜的模板尝试高温度的Anel使其制作并观察柱结晶组织的变化