窒化物半導体結晶のナノレベル構造評価解析技術の革新

氮化物半导体晶体纳米级结构评估与分析技术创新

• 批准号: 19032008
• 负责人: 桑野 範之
• 金额: $ 5.12万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19032008/
• 关键词: 電子顕微鏡; 結晶工学; ナノ組織; 結晶成長; 窒化物半達体; 薄膜; 欠陥; 組織制御; III-V 族窒化物半導体; 微細組織; ナノレベル; 評価解析; 転位挙動

本研究課題では、材料のナノ構造を詳細かつ定量的に解析する技術を検討・発展させ、薄膜試料に応用して薄膜の高品質化に資することを目的とした.(1) 走査型電子顕微鏡(SEM)による転位の観察。微細構造は多くの場合透過電子顕微鏡(TEM)による解析が行われているが、試料作製の困難さや観察領域の制限などの問題も多い. そこで、SEMでいかにして転位などの評価・解析が行えるかを検討した。その結果、角度選択後方散乱電子検出器(AsB)を用いることにより、半導体薄膜内の貫通転位を検知することに成功した。また、加速電圧やワーク長に伴う像コントラストの変化も詳細に調査した. とくに、試料の僅かな傾斜により像コントラスが変化することが見出し、像コントラストが回折の効果であることを確認した.(2) 電子線後方散乱回折(EBSD)の応用。EBSDパターンを詳細に解析することにより、薄膜試料の格子歪を広範囲に測定する技術を試行した。その結果、AlGaN/GaN試料において結晶軸傾斜が最大で0.5°、歪は約1%に達することを確認できた。測定の自動化により2次元マップ表示も可能となり、微細組織との対応させることができ、薄膜成長過程の解析に重要な情報となる。(3) AIGaN, GaN薄膜成長過程と組織制御ナノウィンドウマスクによる転位消滅過程を詳細に解析した. その結果、マスクが転位を集める効果の大きさは、実際のマスク幅より約500nm長い有効幅で表されることを明らかにした。すなわち、マスクウィンドウを500nmとするのが最も効率の良いマスク設計となる。さらに、マスク寸法と貫通転位の減少率を統計学的な考察により、初期転位密度とマスク寸法で表す式を提案したこのほか、AlGaN/GaN, AlN/周期溝テンプレートなど多くの薄膜試料の解析を行い、成長過程や欠陥の生成・消滅機構を解析した。

The purpose of this research is to analyze the structure of materials in detail and quantitatively, to discuss and develop the technology of thin film samples, and to improve the quality of thin films. (1)Scanning electron microscopy (SEM) is used to detect the position of the laser beam. Microstructures are analyzed by electron microscopy (TEM) in many cases, sample preparation is difficult, and there are many problems in observing the limits of the field. For example, the SEM can be used to analyze and analyze the behavior of the enterprise. As a result, the angle selection rear scatter electron detector (AsB) is successfully used in the detection of the through hole in the semiconductor film. Detailed investigation of the acceleration voltage and the long duration of the imaging system. The sample is tilted and the image is folded. (2)The use of electron backscatter (EBSD). EBSD is a new technology for measuring the lattice distortion of thin film samples. As a result, AlGaN/GaN samples have a crystal axis tilt of up to 0.5° and a tilt of up to about 1% Measurement of automation, two-dimensional representation, micro-organization, analysis of film growth process, important information (3)A detailed analysis of the growth process and microstructure of GaN thin films is presented. The result is that there is a large number of results, and the actual number of results is about 500nm. The design of the 500nm laser is very efficient. Statistical investigation of the reduction rate of penetration sites by the method of growth, initial site density and method of growth, and analysis of the formation and elimination mechanism of AlGaN/GaN, AlN/periodic trench samples

项目成果

ストライプ加工した(0001)サファイア基板上に成長させたAlGaN膜

在条状 (0001) 蓝宝石衬底上生长的 AlGaN 薄膜

• 发表时间: 2008
• 作者: 釘山裕太;桑野範之;錦織 豊;佐藤忠重;碓井 彰
• 通讯作者: 碓井 彰

Electron Microscopy Analysis of Dislocation Behavior in HVPE-AIGaN Layer Grown on a Stripe-Patterned (0001) Sapphire Substrate

条纹图案 (0001) 蓝宝石衬底上生长的 HVPE-AlGaN 层位错行为的电子显微镜分析

• 发表时间: 2008
• 作者: Noriyuki Kuwano;Yuta Kugiyama;Yutaka Nishikouri;Tadashige Sato and Akira Usui
• 通讯作者: Tadashige Sato and Akira Usui

Scanning Electron Microscope Observation of Channeling Contrast for Characterization of Dislocations in Metals and Semiconductor Materials

扫描电子显微镜观察沟道对比以表征金属和半导体材料中的位错

• 发表时间: 2008
• 作者: N. Kuwano;M. Itakura;Y. Nagatomo and S. Tachibana
• 通讯作者: Y. Nagatomo and S. Tachibana

Growth of crack-free A1GaN on selective-area-growth GaN

在选择性区域生长 GaN 上生长无裂纹 AlGaN

• 发表时间: 2008
• 期刊: Journal of Crystal Growth 310
• 作者: II. Miyake;N. Masuda;Y. Ogawahara;M. Narukawa;K. Hiramatsu;T. Ezaki N. Kuwano
• 通讯作者: T. Ezaki N. Kuwano

ELO-GaNにおける転位挙動の解析とマスクサイズの最適化に関する検討

ELO-GaN位错行为分析及掩模尺寸优化研究

• 发表时间: 2008
• 作者: 江崎哲也;桑野範之;三宅秀人;平松和政
• 通讯作者: 平松和政