六方晶および閃亜鉛鉱構造窒化ホウ素の高温気相エピタキシャル成長と導電性制御

窒化ホウ素(BN)には、間接遷移型バンド構造でありながら室温で210～230nmの高効率発光を呈する六方晶(h)BNや、機械強度が強くp, n型の導電性や接合形成が報告されている閃亜鉛鉱構造(c)BNなどがあり、各々深紫外(DUV)光源、高温動作トランジスタ等を実現できる可能性がある。しかしながら、異相・多形が多く半導体光エレクトロニクスグレードの高純度エピタキシャル成長が困難である。R4年度の成果は以下のとおりである。①半導体光エレ品質のhBNエピ膜を成長させるため、既存の有機金属気相エピタキシャル成長（MOVPE）装置の改造を行った。目的は基板温度を従前の最高1200 ℃程度から1400-1500 ℃で使用できるように改造を行うことであり、付随して反応室全体の再構築を行った。年度末の段階で部品がすべて揃った。②BN薄膜の構造・電気的評価：世界情勢を鑑み、自前の装置による試料作製が間に合わない見込みであったため、他機関が結晶成長させた化学気相堆積（CVD）hBN薄膜を用いて異形や相純度に関する評価技術と知識を習得した。③BN薄膜の光学的特性評価：②と同じCVD hBN薄膜を用い、静的カソードルミネッセンス（CL）、時間分解CL、時間空間分解CL測定系を、波長200-230nmで高感度が得られるように修正した。④CVDによるBN薄膜の評価を通じ、間接遷移型のcBNの発光効率よりも、hBNの積層を少し変調しグラファイト積層構造にしたGraphitic BN（又はBernal BN、略してbBN）や単一hBN層（monolayer BN)の研究を進めた方が高効率発光が得られ、応用展開も開けると判断した（CVD膜でのbBN相の発見は世界初であり、当該論文はAPL誌のFeatured Articleに選ばれた）。R5年度以降はhBNとbBNの研究に集中する。

窒化ホウ素(BN)には、間接遷移型バンド構造でありながら室温で210～230nmの高効率発光を呈する六方晶(h)BNや、機械強度が強くp, n型の導電性や接合形成が報告されている閃亜鉛鉱構造(c)BNなどがあり、各々深紫外(DUV)光源、高温動作トランジスタ等を実現できる可能性がある。しかしながら、異相・多形が多く半導体光エレクトロニクスグレードの高純度エピタキシャル成長が困難である。R4年度の成果は以下のとおりである。①半導体光エレ品質のhBNエピ膜を成長させるため、既存の有機金属気相エピタキシャル成長（MOVPE）装置の改造を行った。目的は基板温度を従前の最高1200 ℃程度から1400-1500 ℃で使用できるように改造を行うことであり、付随して反応室全体の再構築を行った。年度末の段階で部品がすべて揃った。②BN薄膜の構造・電気的評価：世界情勢を鑑み、自前の装置による試料作製が間に合わない見込みであったため、他機関が結晶成長させた化学気相堆積（CVD）hBN薄膜を用いて異形や相純度に関する評価技術と知識を習得した。③BN薄膜の光学的特性評価：②と同じCVD hBN薄膜を用い、静的カソードルミネッセンス（CL）、時間分解CL、時間空間分解CL測定系を、波長200-230nmで高感度が得られるように修正した。④CVDによるBN薄膜の評価を通じ、間接遷移型のcBNの発光効率よりも、hBNの積層を少し変調しグラファイト積層構造にしたGraphitic BN（又はBernal BN、略してbBN）や単一hBN層（monolayer BN)の研究を進めた方が高効率発光が得られ、応用展開も開けると判断した（CVD膜でのbBN相の発見は世界初であり、当該論文はAPL誌のFeatured Articleに選ばれた）。R5年度以降はhBNとbBNの研究に集中する。