新しい原料分子を用いたハイドライド気相成長法による高品質ＩｎＧａＮ厚膜の成長

使用新原料分子通过氢化物气相外延生长高质量 InGaN 厚膜

• 批准号: 14J05164
• 负责人: 平﨑 貴英
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J05164/
• 关键词: HVPE; THVPE; InGaN; 厚膜成長; 窒化物半導体; 気相成長; エピタキシャル成長

発光効率が100%かつ信頼性の高い発光ダイオードやレーザーダイオードを実現するためには、高品質なInxGa1-xN厚膜の実現が必要不可欠である。本研究では従来不可能であったInGaN厚膜実現のため、新規成長手法を用いてInGaN厚膜成長を行った。平成26年度はIn組成を0～25%まで制御することに成功したことに加え、step grade法による高品質な高In組成InGaNの成長の可能性を見出してきた。最終年度である平成27年度はこれまでに得られた知見を元に、①全In組成にわたって組成制御されたInGaN成長、②InGaN厚膜成長に関して検討を行った。全In組成にわたって組成制御されたInGaN成長の検討においては、熱力学解析によって得られた知見を元に成長条件の最適化を行った。その結果、ほぼ全In組成においてInGaNを成長することに成功した。熱力学解析の結果が示唆するように、NH3供給分圧を増加させることで高温成長時においても、よりIn組成の大きなInGaNが成長できることを明らかにした。またNH3供給分圧が大きな条件で成長したInGaNの光学特性は、一般に窒化物結晶のフォトルミネッセンス(PL)測定時に見られる深い順位に由来するブロードな発光が現れないことを明らかにした。厚膜成長においては、10μmを越えるIn組成5%のInGaN厚膜の成長に成功した。従来法によって成長したInGaNの膜厚は最大でも2μm程度であり、10μmを超えるような膜厚を持つInGaNを実現した例はこれまでにない。X線構造解析やPL測定を用いて得られたInGaN厚膜の評価を行った所、結晶品質や光学特性を維持したままInGaNの厚膜成長を達成していることが明らかとなった。この結果から、本成長手法はInGaN厚膜の成長手法として有用であることが示唆された。

为了实现100%发光效率和高可靠性的发光二极管和激光二极管，必须实现高质量的InxGa1-xN厚膜。在这项研究中，我们使用了一种新的生长方法来生长InGaN厚膜，这在以前是不可能的。 2014财年，除了成功将In成分控制在0～25%之外，我们还发现了利用阶梯分级法生长高In成分的高质量InGaN的可能性。在2015财年，即最后一年，我们根据迄今为止获得的知识，研究了（1）在所有In成分中控制成分的InGaN生长，以及（2）InGaN厚膜生长。在检查所有 In 成分中具有受控成分的 InGaN 生长时，根据热力学分析获得的知识优化了生长条件。结果，我们成功地生长了几乎所有 In 成分的 InGaN。热力学分析的结果表明，通过增加NH3供应的分压，即使在高温生长期间也可以生长具有更高In成分的InGaN。此外，在高NH3供应分压条件下生长的InGaN的光学特性表明，不会出现通常在测量氮化物晶体的光致发光（PL）时观察到的由深有序引起的宽广的发光。在厚膜生长方面，我们成功生长了厚度超过10μm、In成分为5%的InGaN厚膜。使用传统方法生长的InGaN的最大厚度约为2μm，并且从未有过厚度超过10μm的InGaN的例子。使用 X 射线结构分析和 PL 测量对 InGaN 厚膜进行评估表明，在保持晶体质量和光学性能的同时实现了 InGaN 厚膜的生长。由这些结果可知，该生长方法作为InGaN厚膜的生长方法是有用的。

项目成果

Effect of NH3 Input Partial Pressure on InGaN Growth by Tri-Halide Vapor Phase Epitaxy

NH3 输入分压对三卤化物气相外延生长 InGaN 的影响

• 发表时间: 2015
• 作者: T. Hirasaki; T. Hasegawa; M. Meguro; H. Murakami; Y. Kumagai; B. Monemar; A. Koukitu
• 通讯作者: A. Koukitu

High Temperature Growth of Thick InGaN Layers using Tri-Halide Vapor Phase Epitaxy

使用三卤化物气相外延法高温生长厚 InGaN 层

• 发表时间: 2016
• 作者: M. Meguro; T. Hirasaki; T. Hasegawa; Q. T. Thieu; H. Murakami; Y. Kumagai; B. Monemar; A. Koukitu
• 通讯作者: A. Koukitu

Growth of GaN and InGaN thick epitaxial layers by tri-halide vapor phase epitaxy

三卤化物气相外延生长 GaN 和 InGaN 厚外延层

• 发表时间: 2015
• 作者: H. Murakami; T. Hirasaki; Q. T. Thieu; R. Togashi; Y. Kumagai; K. Matsumoto; A. Koukitu
• 通讯作者: A. Koukitu

DEMONSTRATION OF HIGH-SPEED InGaN GROWTH BY TRI-HALIDE VAPOR PHASE EPITAXY

通过三卤化物气相外延实现高速 InGaN 生长的演示

• 发表时间: 2015
• 作者: T. Hirasaki; T. Hasegawa; M. Meguro; Q. T. Thieu; H. Murakami; Y. Kumagai; B. Monemar; A. Koukitu
• 通讯作者: A. Koukitu

Temperature Dependence of InGaN Growth by Tri-Halide Vapor Phase epitaxy

三卤化物气相外延生长 InGaN 的温度依赖性

• 发表时间: 2014
• 作者: T. Hirasaki; Y. Watanabe; T. Hasegawa; H. Murakami; Y. Kumagai; A. Koukitu
• 通讯作者: A. Koukitu