Growth of high-quality bulk GaN substrate by ammonothermal method

氨热法生长高质量块状GaN衬底

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19F19752/
• 关键词: GaN; Ammonothermal; Simulation; アンモノサーマル; バルク成長; 結晶成長シミュレーション

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。

Nagoya University's development plan was implemented in the middle of the year. The most promising candidate for the next generation semiconductor materials is the construction of the next generation semiconductor materials in the future. Now, the growth of self-supporting substrates is a major problem for the development of high crystal density, large crystal surface and social equipment. Low density and low reflectivity are the most promising for growth of GaN crystals. The general method of using high pressure chemicals is necessary. In the case of one side, acidic chemical agent, growth pressure is reversed and low. In addition, the growth of crystals in the acid phase of the reaction mixture was studied. The temperature distribution of the growth system is determined by the temperature control method. The world is like this. The results of this research include two academic papers,"Flow and Temperature Field Conditions of Fluid in Crystallization Growth-A Study of Mechanical Learning Support for Temperature Distribution of Crystal Wall," Crystals, 11, 254 (2021), and "Numerical Simulation of GaN Crystallization Growth; Current Status, Problems, Prospects, Crystallization," 11, 356 (2021). The temperature distribution, temperature distribution, flow field observation, large X-ray source and detector are necessary for high pressure crystallization, high temperature crystallization, and special equipment. The structure of the system is very important for the growth control of the system.

项目成果

Wide bandgap semiconductors for energy saving applications

用于节能应用的宽带隙半导体

• 发表时间: 2020
• 作者: Schimmel Saskia;Tomida Daisuke;Ishiguro Tohru;Honda Yoshio;Chichibu Shigefusa;Amano Hiroshi;Saskia Schimmel
• 通讯作者: Saskia Schimmel