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New concept for crystal growth of nitride semiconductors using extended degree of freedom

使用扩展自由度进行氮化物半导体晶体生长的新概念

基本信息

批准号：
21H04609
负责人：
福山博之
金额：
$ 26.37万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04609/
关键词：
結晶成長窒化アルミニウム窒化物半導体

项目摘要

①フラックス法によるAlN結晶成長実験本年度は、前年度のその場観察実験を踏まえ、ガス冷却管を導入してフラックス内に温度差を設けることによってAlNの連続成長を可能とする実験系を構築した。構築した実験系を用い、結晶成長実験を行い、連続成長の可能性について検討するとともに、結晶成長前の合金融液への窒素溶解過程の効果についても調査した。所定のNi-Al合金をAlN坩堝に入れ、高周波炉内に設置し、AlNが成膜されたサファイア基板上へのエピ成長を試みた。溶融した合金へAlN坩堝および気相からの窒素を溶解させた後、アルミナ保護管に貼付した基板を合金浴に浸漬した。浸漬中、アルミナ保護管内をガス冷却し、基板近傍を局所的に冷却しAlNを成長させた。AlN成長後、基板を合金浴から引き上げ、結晶の表面および断面観察を行ない、浸漬時間とAlN成長量の関係を調べた。実験結果より、成長初期では島状のAlNが生成し、その後それらが合体することで膜状のAlNが生成することが分かった。また、基板浸漬前の窒素溶解過程がAlN膜の成長に顕著な効果があることが明らかとなった。②放射光X線による結晶性評価作製したAlN結晶について、以下の3通りの測定を行った。（１）X線トポグラフィ：試料全体を観察。結晶成長部と種結晶とで明確な違いはなかった。（２）ステップスキャンセクショントポグラフィ：試料の断面像を観察。結晶成長した部分は比較的格子面の乱れは少ないように見えた。（３）ラウエパターンマッピング：結晶成長部と種結晶とでラウエパターンはほとんど変化しなかった。用いた結晶の成長量が小さく、種結晶と分離して十分な評価が行えなかった可能性がある。現在、再度測定する準備を進めている。

1. AlN crystal growth in this year is different from that in the previous year. The temperature difference between AlN crystal growth and AlN crystal growth in this year is different from that in the previous year. Construction and application of crystal growth system, investigation of crystal growth possibility, investigation of effect of dissolution process of synthetic liquid before crystal growth The Ni-Al alloy was deposited in the crucible, and AlN was deposited on the substrate. After melting the alloy in the AlN crucible, the protective tube was attached to the substrate and immersed in the alloy bath. Immersion, cooling, AlN growth in the protective tube near the substrate After AlN growth, the relationship between the substrate alloy bath temperature, crystal surface temperature and cross-section temperature, immersion time and AlN growth amount is adjusted. As a result, island-like AlN was formed in the early stage of growth, and film-like AlN was formed in the later stage. The dissolution process of AlN film before substrate immersion results in the growth of AlN film.② X-ray crystallographic evaluation of AlN crystals and measurement of the following three channels. (1) X-ray inspection: all samples are inspected. Crystallization growth department (2) The cross-section image of the sample is observed. Crystal growth is not the same as the lattice surface. (3) The amount of crystal growth is small, the amount of crystal separation is very small, and the possibility of crystal separation is very high. Now, check again.