２インチクラスｍ面ＧａＮ自立基板の作製

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極性を持つｃ面GaN基板の限界を打ち破るものとして無極性のm面GaN基板が注目されているが、実用化の観点から最も有望なＨＶＰＥ法による高品質m面ＧａＮ自立基板成長に成功した例は無い。本研究は高品質m面GaN自立基板のHVPE成長技術開発を目的とする。高品質m面GaN自立基板成長における問題は成長中の双晶出現にある。双晶抑制のため、a方向に微傾斜したm面サファイア基板上にGaNを成長する技術を開発した。すなわち、微傾斜サファイア基板表面をアニールによって原子層オーダー段差を持つように調整し、ステップ成長する＋c方向のGaN結晶核を優先成長させることによって、サファイヤ基板上に成長したm面ＧａＮ厚膜の積層欠陥積層欠陥密度＜５Ｅ４／cmと低減化させることに成功した。従来の報告の積層欠陥密度>3Ｅ５／cmに比較して大幅な積層欠陥減少を実現した。次の課題の自然剥離による自立基板作製に関しては、蒸発が容易なバッファー層（EBL層）として、(NH4Cl層とGaNナノコラムの混在層を用いることによって、GaN高温層(HT-GaN)成長温度までの昇温過程でHN4Cl層は蒸発し界面にはGaNナノコラムが形成される条件を見いだした。これによって、成長後の降温過程で熱応力によって界面剥離が起こり、残留歪の小さい自立基板が得られることを見いだした。さらに、厚膜化の過程で、クラック形成の問題に遭遇した。クラック形成を防ぐために、上記ＥＢＬバッファー層の最適化、昇温過程の最適化条件を求め、最終的には１０ｍｍｘ１０ｍｍサイズで膜厚４００ミクロンで、積層欠陥積層欠陥密度＜５Ｅ４／cmのｍ面ＧａＮ基板作製に成功した。