選択成長を用いたGaNバルク単結晶の高品質化に関する研究

点击翻译按钮获取中文摘要

現在、窒素化ガリウム(GaN)のバルク単結晶を作製するために、王水でエッチングしてGaN厚膜とサファイア基板と分離している。しかしながら、ハイドライド気相成長法(HVPE)では、GaNの成長速度が大きいため、サファイア基板の側面上にもGaN成長するので、ZnOの界面がGaNに覆われてしまい、ZnOを王水でエッチングすることが困難となっている。ZnOをエッチングするために成長した基板の縁を切り落とし、側面上GaNを除去する必要がある。基板切断の際にサファイア基板との界面に発生したマイクロクラックによりGaN膜が小さく割れてしまい、大面積GaNバルク単結晶が得られない。そこで、GaNの選択成長技術を用いて、GaNバルク単結晶の大面積化を試みた。サファイヤ基板上にZnOバッファ層を堆積させた後、得た基板の縁のみにSiO_2を堆積させた。作製した基板をHVPE法によりGaN単結晶を成長させるとSiO_2上には全くGaNが成長しておらず、ZnOバッファ層上のみにGaNが成長する。この結果によりHVPEにおいてはじめて選択成長を成功させ、GaNの側面にまでの成長を抑制することができた。さらに、選択成長において四辺状の窓パターンを用いるため、GaN結晶の結晶面と平行する{1120}方向では直線状の境界線が観測されたが、その方向と垂直する{1100}方向では、界面の形状が鋸の歯状であることが分かった。今後、この選択制を維持させながら、厚いGaNを成長させ、GaNバルク単結晶が容易に作製できることが大いに期待できる。