liquid phase epitaxy of nitride semiconductor thin films under an atmospheric pressure nitrogen ambience

大气压氮气气氛下氮化物半导体薄膜的液相外延

• 批准号: 22K04954
• 负责人: 赤坂 哲也
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Meisei University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04954/
• 关键词: 窒化物半導体; 液相成長; 常圧液相成長; エピタキシ; 常圧

2022年度は、以下の取り組みを行った。窒化物半導体の常圧液相成長は極めて新規性の高い研究課題であり、最適な成長条件や成長可能な基板に関する知見も十分得られていない。そこで、成長用基板として安価な石英基板を用い、非晶質の基板上においても窒化ガリウム(GaN)薄膜の結晶成長が可能であるか検討を行った。常圧液相成長法により作製したGaN薄膜の構造、結晶性、および、光学特性を様々な測定装置を用いて評価した。まず、微分干渉顕微鏡により薄膜表面を観察した。成長時間が比較的短かったこともあり、GaN薄膜は基板全面を覆っておらず、島状に成長していた。しかしながら、島状に成長している領域には細かな結晶粒子が確認された。当該試料に対してX線回折のθ-2θ測定を行ったところ、2θ=34.6°付近のGaN(0002)のほぼ単一の回折ピークが得られた。すなわち、非晶質である石英を成長用基板として用いた場合でも、基板面の垂直方向に対してｃ軸が強く配向したＧａＮ薄膜が成長することが分かった。ただし、同薄膜が単結晶構造であるのか、あるいは、基板面に対してｃ軸配向した柱状の多結晶構造であるのかを明らかにするためにはさらなる検討が必要である。なお、可視紫外域の透過率測定も実施したが、ＧａＮの膜厚が薄い、あるいは、島状であるためか、ＧａＮの基礎吸収端に相当する透過率の低下は明瞭に観察することはできなかった。2022年度の成果発表としては、国際会議である第12回アジア太平洋物理会議The 12th Asia Pacific Physics Conference (APPC 12)での口頭発表がある。

2022 财年，我们实施了以下举措。氮化物半导体的常压液相生长是一个极其新颖的研究课题，目前还没有关于最佳生长条件和生长衬底的足够知识。因此，我们使用廉价的石英衬底作为生长衬底，并研究即使在非晶衬底上是否也可以进行氮化镓（GaN）薄膜的晶体生长。使用各种测量设备评估了通过常压液相外延制备的GaN薄膜的结构、结晶度和光学性质。首先，使用微分干涉显微镜观察薄膜的表面。由于生长时间相对较短，GaN薄膜并没有覆盖整个衬底表面，而是以岛状生长。然而，在岛状生长区域中确认了细小的晶粒。当对样品进行θ-2θ X射线衍射测量时，在2θ=34.6°附近获得了GaN(0002)的几乎单一的衍射峰。即，已经发现，即使当使用非晶石英作为生长衬底时，也可以生长其中c轴相对于垂直于衬底表面的方向强烈取向的GaN薄膜。然而，需要进一步研究以确定薄膜是否具有单晶结构或相对于基板表面具有c轴取向的柱状多晶结构。尽管我们也在可见光和紫外区进行了透射率测量，但我们无法清楚地观察到与 GaN 基本吸收边相对应的透射率下降，这可能是因为 GaN 薄膜很薄或呈岛状。 2022 年的结果将包括在国际会议第十二届亚太物理会议 (APPC 12) 上的口头报告。