AlGaN系窒化物半導体の非極性面結晶成長に関する研究

AlGaN基氮化物半导体非极面晶体生长研究

• 批准号: 11J10845
• 负责人: 宮川 鈴衣奈
• 金额: $ 0.45万
• 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: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J10845/
• 关键词: AlN; 界面層; MOVPE; AlGaN; 初期核; 転位密度

深紫外光デバイスへの応用が期待されている波長250から300nmをターゲットとした受発光素子の開発を目指して,高Al組成のAlGaN膜について転位密度が10^7cm^<-2>台以下の高品質な結晶の成長技術の確立を目的とした.AlGaN系デバイスの高性能化には,下地層として多く用いられているAlN膜の高品質化が必須であるが,AlN成長では横方向成長速度が小さいために高品質化が困難である.そこで,サファイア界面での成長制御の重要性に着目し,高品質なAlN膜を得るために有効な界面初期核制御を行い,さらには,高品質なAlN膜上AlGaN膜が得られる方法を検討することを2011年度の具体的研究計画とした.サファイア基板上AlN膜の高品質化に向けて,成長温度を変化させたAlN核形成層について,X線回折測定法,X線光電子分光法,X線反射率法,原子間力顕微鏡観察により詳細に評価したところ,サファイアとAlNの間に界面層であるAlONを形成することが明らかとなり,その界面層は成長温度が上がるにつれて形成が顕著であることが分かった.同時に,成長温度変化により核形成層のグレインサイズ,tilt揺らぎ,及び界面層を制御出来ることから,その後形成するAlN膜の結晶性,極性も制御可能であることを見出した.最適な条件を検討した結果,螺旋転位密度が10^6cm^<-2>台前半の結晶性が良好,且つ表面平坦性の良好なAlN膜を得ることが出来,高品質で平坦なAl極性のAlN膜を得るには,インバージョンドメインの消滅と,tilt揺らぎの小さな核形成層の形成という,界面での制御が重要であることが示された.

为了开发波长为250至300 nm的发光/接收器件，有望应用于深紫外光器件，我们开发了高Al成分、位错密度小于10^7 cm^的AlGaN薄膜。 <-2> 目的是建立一种生长高质量晶体的技术。为了提高AlGaN基器件的性能，必须提高通常用作底层的AlN薄膜的质量。 。由于纵向速度较小，难以获得高质量的AlN薄膜，因此，我们重点关注蓝宝石界面生长控制的重要性，并进行有效的界面初始成核控制，以获得高质量的AlN薄膜。 2011年的具体研究计划。旨在研究在AlN薄膜上获得高质量AlGaN薄膜的方法。为了提高蓝宝石衬底上AlN薄膜的质量，我们开发了具有不同生长温度的AlN成核层。使用线衍射测量、X射线光电子能谱、X射线反射法和原子力显微镜的详细评估表明，在蓝宝石和AlN之间形成了界面层AlON，并且发现该界面层的形成随着生长温度的升高，这种现象变得更加明显。同时，由于可以通过改变生长温度来控制成核层的晶粒尺寸、倾斜波动和界面层，因此随后的成核层的形成变得更加明显。我们发现可以控制AlN薄膜的结晶度和极性。通过考察最佳条件，我们发现螺旋位错密度在低10^6cm^<-2>范围内，结晶度为且表面平整度良好，得到了良好的AlN薄膜。为了获得高质量、平坦的Al极性AlN薄膜，界面控制对于消除反转域并形成倾斜波动较小的成核层非常重要。

项目成果

サファイア基板上へのAlNのMOVPE成長における中間層制御

蓝宝石衬底上 MOVPE 生长 AlN 的层间控制

• 发表时间: 2011
• 作者: 宮川鈴衣奈; 楊士波; 三宅秀人; 平松和政; 桑原崇彰; 光原昌寿; 桑野範之
• 通讯作者: 桑野範之

サファイア上へのAlN成長における界面層の評価と極性制御

蓝宝石上 AlN 生长过程中界面层和极性控制的评估

• 发表时间: 2011
• 作者: 宮川鈴衣奈; 三宅秀人; 平松和政
• 通讯作者: 平松和政

MOVPE法によるAlN成長におけるサファイア界面の制御とTEM観察

MOVPE 方法和 TEM 观察控制 AlN 生长中的蓝宝石界面

• 发表时间: 2011
• 作者: 宮川鈴衣奈; 楊士波; 三宅秀人; 平松和政; 桑原崇彰; 光原昌寿; 桑野範之
• 通讯作者: 桑野範之

AlNのMOVPE成長におけるサファイア界面の制御とTEM観察

AlN MOVPE 生长中蓝宝石界面的控制及 TEM 观察

• 发表时间: 2011
• 作者: 宮川鈴衣奈; 楊士波; 三宅秀人; 平松和政; 桑原崇彰; 光原昌寿; 桑野範之
• 通讯作者: 桑野範之

AlNのMOVPE成長におけるキャリアガスの影響

载气对AlN MOVPE生长的影响

• 发表时间: 2011
• 作者: 宮川鈴衣奈; 楊士波; 三宅秀人; 平松和政
• 通讯作者: 平松和政