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二次元層状物質を導入した反転積層窒化物深紫外発光素子の研究

二维层状材料倒置堆叠氮化物深紫外发光器件研究

基本信息

批准号：
21K04903
负责人：
窪谷茂幸
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Mie University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04903/
关键词：
深紫外発光素子窒化物半導体 BN AlGaN

项目摘要

本研究では、二次元層状物質である六方晶窒化ホウ素(h-BN)を導入した反転積層窒化物深紫外発光素子の作製を目指して、2021年度は、「BNテンプレートの作製」、「AlGaN深紫外発光層の結晶成長」、「BN層を用いた剥離」について研究開発を行った。BNテンプレートの作製については、「スパッタ法」でBNを成膜した後に高温熱処理を行い作製する方法と、「有機金属気相成長法(MOVPE法)」を用いてBNを成長した後に高温熱処理を行い作製する方法の2種類の方法で検討を行った。スパッタ法を用いた方法では、焼結体BNターゲットを用いて窒素とアルゴンの混合雰囲気においてBNの成膜を行った。下地層には、サファイア基板、および、サファイア基板上にスパッタ法でAlNを成膜し高温熱処理を行って作製したAlN/サファイア基板を用いた。窒素雰囲気において高温熱処理を行い、高結晶品質BNテンプレートを作製した。また、BNにMgを添加する方法についても検討を行った。MOVPE法を用いた方法では、トリエチルボロンとアンモニアを交互供給しBNの成長を試みた。成長温度、交互供給条件などの成長条件の検討を行い、サファイア基板上およびAlN/サファイア基板上にBN薄膜の成長を行った。また、MOVPE法で成長したBN薄膜についても高温熱処理を行い、高結晶品質化を試みた。AlGaN深紫外発光層の結晶成長については、AlN/サファイア基板上に、MOVPE法を用いてUV-C帯域に発光波長を有するAlGaN/AlGaN多重量子井戸構造を結晶成長し、構造・発光特性評価を行った。BN層を用いた剥離については、AlN/サファイア基板を用いて作製した様々な膜厚のBNテンプレート上に、スパッタ法でAlNを成膜してAlN/BN/AlN構造を作製し、剥離特性の基礎検討を行った。2022年4月の研究代表者の所属の変更に伴い中途終了した。

This study is aimed at the introduction of hexagonal crystalline boron (h-BN) into a two-dimensional layered substance, the preparation of deep ultraviolet emission from a reverse-layered compound, and the development of research on "BN preparation,""Crystal growth of AlGaN deep ultraviolet emission layer," and "BN layer separation for use" in 2021. The method of BN film formation followed by high temperature heat treatment followed by organic metal phase growth (MOVPE) followed by high temperature heat treatment was discussed. The method of sintering BN is used to form BN film. The AlN film is formed on the substrate by high temperature heat treatment. High temperature heat treatment of high crystalline quality BN The method of adding Mg to BN is discussed in detail. MOVPE method is used to test the growth of BN. Growth temperature, cross-supply conditions, growth conditions, BN thin film growth on substrate BN thin films grown by MOVPE method are tested for high temperature heat treatment and high crystallization quality. AlGaN/AlGaN multiple quantum well structure with UV-C wavelength for deep ultraviolet emission layer crystal growth, AlN/AlGaN on substrate, MOVPE method crystal growth, structure and emission characteristics evaluation BN layer is used for stripping, AlN/AlN substrate is used for stripping, AlN film is formed by BN film thickness, AlN/BN/AlN structure is used for stripping, and the basic analysis of stripping characteristics is carried out. In April 2022, the research representative's work was completed.