高圧高温熱処理による高品質インジウム系窒化物半導体の創製と熱電素子応用

本研究課題の目的は、RF-MBE法を用いて作成したInN結晶を高温・高圧熱処理によって、さらなる結晶品質の改善を実現し、そのメカニズム構築とデバイス応用へ向けた基盤技術を開発することにある。課題2年目は、①RF-MBE成長DERI法を用いたInN成長時の初期成長機構の解明と②1年目に作成したInN結晶に対する高温・高圧熱処理実験の基礎検討を行った。①RF-MBE成長DERI法を用いたInN成長時の初期成長機構の解明本研究項目では、DERI法成長InNで観察された異常成長領域および平坦に成長した領域に対してTEM観察を行うことで、異常成長領域の発生過程について検討した。異常成長領域の中央部ではInNが成長していない部分が存在し、内縁部では膜厚の大きいInNが成長し、外縁部では中央に向かうほどInN膜厚が大きいことがわかった。また、異常成長領域とInNが平坦に成長した領域でGaN中の転位種類判別を実施した結果、GaNテンプレート中のらせん転位を起点としてInドロップレットが発生し、異常成長領域が形成されると考えた。②InN結晶に対する高温・高圧熱処理実験の基礎検討課題1年目に作成したInN結晶の中から比較的電気的特性に優れた（キャリア濃度18乗台前半、移動度1500cm2/Vs以上）InNに対して、高温・高圧熱処理実験を試みた。熱処理は、量子科学技術研究開発機構SPring8内のビームラインBL14にて実施した。InN結晶10mm角試料をダイシングにより1mm角にカットし、ダイヤモンドアンビルに封入後、圧力9.5GPa、時間30分、温度650、750、850℃の3条件で高温・高圧熱処理実験を行った。850℃ではInNの分解・剥離が見られ十分な評価ができなかった。650℃、750℃で処理した試料をX線回折測定、TEMで評価を行ったが、明瞭な結晶性の改善は得られなかった。

本研究課題の目的は、RF-MBE法を用いて作成したInN結晶を高温・高圧熱処理によって、さらなる結晶品質の改善を実現し、そのメカニズム構築とデバイス応用へ向けた基盤技術を開発することにある。課題2年目は、①RF-MBE成長DERI法を用いたInN成長時の初期成長機構の解明と②1年目に作成したInN結晶に対する高温・高圧熱処理実験の基礎検討を行った。①RF-MBE成長DERI法を用いたInN成長時の初期成長機構の解明本研究項目では、DERI法成長InNで観察された異常成長領域および平坦に成長した領域に対してTEM観察を行うことで、異常成長領域の発生過程について検討した。異常成長領域の中央部ではInNが成長していない部分が存在し、内縁部では膜厚の大きいInNが成長し、外縁部では中央に向かうほどInN膜厚が大きいことがわかった。また、異常成長領域とInNが平坦に成長した領域でGaN中の転位種類判別を実施した結果、GaNテンプレート中のらせん転位を起点としてInドロップレットが発生し、異常成長領域が形成されると考えた。②InN結晶に対する高温・高圧熱処理実験の基礎検討課題1年目に作成したInN結晶の中から比較的電気的特性に優れた（キャリア濃度18乗台前半、移動度1500cm2/Vs以上）InNに対して、高温・高圧熱処理実験を試みた。熱処理は、量子科学技術研究開発機構SPring8内のビームラインBL14にて実施した。InN結晶10mm角試料をダイシングにより1mm角にカットし、ダイヤモンドアンビルに封入後、圧力9.5GPa、時間30分、温度650、750、850℃の3条件で高温・高圧熱処理実験を行った。850℃ではInNの分解・剥離が見られ十分な評価ができなかった。650℃、750℃で処理した試料をX線回折測定、TEMで評価を行ったが、明瞭な結晶性の改善は得られなかった。