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

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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。