Growth of high-quality bulk GaN substrate by ammonothermal method

氨热法生长高质量块状GaN衬底

基本信息

批准号：
19F19752
负责人：
天野浩
金额：
$ 0.7万
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：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-07-24 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

名古屋大学滞在中、シンメル氏はアンモノサーマル法による窒化ガリウムの成長とそのシミュレーションを実施した。窒化ガリウムは、カーボンニュートラル社会を実現するための次世代省エネシステムの構築において、従来のシリコントランジスタに代わる次世代半導体材料の最も有望な候補である。現在ハロゲン化物気相エピタキシー法で成長させた自立型基板が市販されているが、結晶欠陥密度が高く、結晶面の反りも大きいため、社会実装に向けて大きな課題がある。低欠陥密度と低反りの点で最も有望な基板は、アンモノサーマル法で成長させたGaN結晶である。アンモノサーマル法で一般的なのはアルカリ性鉱化剤を使用する方法であるが、極めて高い圧力が必要なことが問題である。一方、酸性鉱化剤の場合、成長圧力ははるかに低くなることが分かっている。シンメル氏は酸性鉱化剤を用いた窒化ガリウム結晶の成長に取り組んだ。特に成長速度を制御するために、成長システムの温度分布流体シミュレーションの確立を試みた。世界に例がなく、ユニークな取り組みである。その成果は二つの学術論文、「アンモノサーマル結晶成長中の流体の流れと温度場のシミュレーションの境界条件-オートクレーブ壁の温度分布の機械学習支援研究」、Crystals、11、254（2021）、および「GaNのアンモノサーマル結晶成長の数値シミュレーション;現状、課題、展望、結晶」11、356（2021）として結実した。アンモノサーマル法では高圧化で結晶成長が行われるために、温度分布や流体の流れをその場観察するのは、大型X線源や検出器などの極めて高価な特別設備が必要である。彼女の構築した温度シミュレーション手法は、アンモノサーマル法での成長制御性を高めるうえで基礎的で非常に貴重な成果と言える。

在住在名古屋大学的同时，Schimmel进行了一种非单调的生长和硝化壳模拟方法。氮化炮是下一代半导体材料的最有前途的候选者，可以在建造下一代节能系统中替代传统的硅晶体管以实现碳中性社会。当前，卤化物蒸气相增长的自支撑底物在商业上可以使用，但是晶体缺陷的密度和晶体表面的扭曲的密度很高，为社会实施带来了重大挑战。从低缺陷密度和低曲率的角度来看，最有希望的底物是通过非监热方法生长的GAN晶体。非单位热方法的常见方法是使用碱性矿物质，但问题是需要极高的压力。另一方面，已经发现，对于酸性矿化剂而言，生长压力要低得多。 Schimmel使用酸性矿化剂致力于生长硝酸盐晶体。特别是，我们试图在生长系统中建立温度分布的流体模拟，以控制增长率。这是世界上空前且独特的倡议。结果诞生于两篇学术论文：“在非单向晶体生长过程中仿真流体流量和温度场的边界条件 - 机器学习支持高压灭菌墙温度分布的研究”，Crystals，11，254（2021），以及“ GAN的不可测晶体生长的数量模拟；在非单位热方法中，在高压下进行晶体生长，因此温度分布和流体流量需要极为昂贵的特殊设备，例如大型X射线源和检测器。她的温度仿真方法是使用非初步方法改善生长控制的基本且极其有价值的结果。

项目成果

期刊论文数量（3）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Wide bandgap semiconductors for energy saving applications

用于节能应用的宽带隙半导体

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Schimmel Saskia;Tomida Daisuke;Ishiguro Tohru;Honda Yoshio;Chichibu Shigefusa;Amano Hiroshi;Saskia Schimmel
通讯作者：
Saskia Schimmel