Ｓｉ基板上への窒化物半導体の選択ＭＯＶＰＥ成長及びその光デバイス応用に関する研究

硅衬底上氮化物半导体选择性MOVPE生长及其光器件应用研究

• 批准号: 13J05262
• 负责人: 光成 正
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J05262/
• 关键词: 半極性GaN; Si(001); スパッタ; 窒化物半導体; 選択成長; 有機金属気相成長

Si(001)基板上に面内配向性を持った単結晶GaNを得るためにAl初期配向層および指向性スパッタリングを併用する方法を提案した。指向性スパッタリングとは基板を回転せず固定し、特定のSi面内方向、この場合Si[110]方向をスパッタリングターゲット方向に向けてスパッタリング成膜を行う方法である。指向性スパッタリングを用いて成膜したAl初期配向層およびAlN中間層を用いてGaN成長を行ったところ、Si(001)基板上に(10-13)GaNの単結晶成長が可能であることが分かった。X線回折によって、得られた(10-13)GaNの面内c軸方向を調べたところ、指向性スパッタリングを行ったSi[110]方向と平行な方向であることが確かめられた。これらの実験によってGaNのc軸方向が指向性スパッタリングを行うSi[110]方向に対応していることを確かめた。更に得られた(10-13)GaNのMOVPE成長条件最適化を試み、低V/III比及び低圧条件下によって、平坦化した(10-13)GaNがSi(001)基板上に得られることを示した。得られた(10-13)GaNの結晶成長のメカニズムを明らかとするために、断面のTransmission Electron Microscope(TEM)観察を行った。初期のAl結晶核はSi(001)基板の結晶構造と同一のAl(001)配向しており、その後のAlN成長からc軸が傾いて成長していることが分かった。AlN、GaNそれぞれの結晶成長過程においてc軸方向はばらつきがあるものの、GaNを数100 nm成長することで、GaN上部では配向が均一な単結晶GaNとなることが、TEM観察から明らかとなった。

提出了一种方法，其中使用AL初始取向层和定向溅射组合，以在Si（001）底物上获得平面方向的单晶gan。定向溅射是一种方法，其中底物在不旋转的情况下固定并在特定的Si平面方向上溅射膜形成，在这种情况下为Si [110]方向，朝向溅射目标。使用Al初始取向层进行GAN生长，并使用定向溅射形成ALN中间层，发现可以在Si（001）底物上（10-13）GAN的单晶生长。通过X射线衍射检查所获得的（10-13）GAN的平面内C轴方向，并确认它在与Si [110]方向平行的方向平行于方向溅射。这些实验证实，GAN的C轴方向对应于Si [110]方向，在该方向上进行方向溅射。此外，我们试图优化所获得的（10-13）GAN的MOVPE生长条件，并表明在低V/III比和低压条件下，可以在SI（001）底物上获得平面化（10-13）GAN。为了阐明获得的（10-13）GAN的晶体生长的机理，对横截面进行了透射电子显微镜（TEM）观察。将初始Al晶体核定向在与Si（001）底物的晶体结构相同的Al（001）方向上定向，随后的ALN生长显示C轴倾斜并生长。尽管C轴方向在ALN和GAN的晶体生长过程中有所不同，但TEM观察结果表明，通过在几百nm处生长GAN，单晶GAN在GAN顶部具有均匀的方向。

项目成果

Nano channel epitaxy of GaN on the lateral side of the sputtered AlN filmon (111) Si substrate

(111) Si 衬底上溅射 AlN 薄膜侧面的 GaN 纳米沟道外延

• 发表时间: 2013
• 作者: T. Mitsunari;Y. Honda;H. Amano;H. Saito;H. Saito;光成 正;H. Saito;光成 正
• 通讯作者: 光成 正

指向性スパッタリングAlN中間層を用いたSi(001)基板上単結晶(10-13)GaN成長

使用定向溅射 AlN 中间层在 Si(001) 衬底上生长单晶 (10-13) GaN

• 发表时间: 2015
• 作者: 光成正;本田善央;天野浩
• 通讯作者: 天野浩

Ti初期配向層導入によるSi基板上スパッタAlNの配向性向上

通过引入 Ti 初始取向层改善 Si 衬底上溅射 AlN 的取向

• 发表时间: 2014
• 作者: T. Mitsunari;Y. Honda;H. Amano;H. Saito;H. Saito;光成 正
• 通讯作者: 光成 正

Selective-area growth of GaN on the patterned AlN on Si substrate

GaN 在 Si 衬底上图案化 AlN 上的选择性区域生长

• 发表时间: 2013
• 作者: T. Mitsunari;Y. Honda;H. Amano;H. Saito;H. Saito;光成 正;H. Saito;光成 正;H. Saito;H. Saito;Tadashi Mitsunari;H. Saito;Tadashi Mitsunari
• 通讯作者: Tadashi Mitsunari

Orientation improvement of AlN with thin Ti pre-deposition on the Si (001) substrate

Si (001) 衬底上预沉积薄 Ti 改善 AlN 的取向

• 发表时间: 2014
• 作者: 光成正;本田善央;天野浩
• 通讯作者: 天野浩