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高温高圧技術を用いた窒化ガリウム-窒化アルミニウム合金のバルク単結晶育成

利用高温高压技术生长氮化镓-氮化铝合金的块状单晶

基本信息

批准号：
16760538
负责人：
齋藤寛之
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Japan Atomic Energy Agency
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は研究代表者により開発された新しい窒化ガリウム単結晶合成、すなわち高圧下で分解を抑制し安定に試料を加熱することで単結晶を育成する手法をもとに、任意組成の窒化アルミニウム-窒化ガリウム合金のバルク単結晶育成を行い、格子定数およびバンドギャップエネルギーの組成依存性を実験的に決定することを目的とする物である。6GPa,800℃以上で、AlNとGaNの混合粉末が固相反応することを放射光その場観察で見いだした。この固相反応を利用し0≦x≦1の組成領域でAl_xGa_<1-x>N多結晶焼結体を合成した。得られた試料について、仕込み組成と格子定数の関係を測定した。格子定数はa軸およびc軸ともに仕込み組成に対して連続的に変化していて、任意組成のAl_xGa_<1-x>N半導体合金が得られていることを確認した。得られた結晶サイズは最大で100μm程度である。出発物質中に不純物として含まれる酸化ガリウムが、高温高圧下での窒化アルミニウムと窒化ガリウム間の固相反応の開始温度を下げることを見いだした。研究代表者は6.0GPa,800℃以上で窒化アルミニウムと窒化ガリウム粉末が固相反応し合金を形成することを見いだした。一方、特殊な製法で作製された高純度の窒化ガリウム粉末を出発物質として使用した場合、この固相反応が1800℃まで開始しないことが放射光その場観察実験で明らかになった。回収試料の分析から、不純物である酸化ガリウムがこの反応において触媒的な役割をしていることがわかった。本研究では光物性の測定に耐えうるサイズのAl_xGa_<1-x>N結晶を得ることはできなかった。しかしながら成長基板を用いない自立したバルク結晶は他の手法では得られないものである。今後さらに物性測定を進め、Al_xGa_<1-x>Nの物性の解明につなげる。

This study は representatives により open 発された new しい smothering the ガリウム単 crystallization synthesis, すなわちで decomposition under high 圧を inhibit し settle に sample を heating することで単 crystallization を bred する gimmick をもとに, arbitrary の smothering the アルミニウム - smothering the ガリウム alloy のバルク単 crystallization bred をい, lattice constant およびバンドギ The に of the を dependent を experiment determines the するとをとをとをとをとを the とする of the とする object である. 6 gpa, above 800 ℃ で, AlN と GaN の mixed powder が solid instead 応することを ray その field 観 examine で see いだした. The <s:1> <s:1> solid-state phase 応を is used to form the domain でAl_xGa_<1-x>N polycrystalline 焼 structure を to synthesize <s:1> た. The られた test material にたてててて and 込み form a と lattice determination <s:1> relationship を to determine the た. Lattice constant は a shaft および c axis ともに shi 込み composition にし seaborne て even 続に variations change していて, arbitrary の Al_xGa_ < 1 - x > N semiconductor alloy が must られていることを confirm した. The られた crystals are obtained ササズズで maximum で100μm degree である. に発 material is not pure thing として containing まれる acidification ガリウムが, under high temperature and high 圧での smothering the アルミニウムと smothering the ガリウムの is opposite between 応の began を temperature げることを see いだした. Research representatives は 6.0 GPa, above 800 ℃ で smothering the アルミニウムと smothering the ガリウムが solid powder instead 応し alloy を form することを see いだした. One method, special なで cropping された high-purity の smothering the ガリウム powder をと発 substance して use した occasions, この solid instead 応が 1800 ℃ まで start しないことが ray その field 観 examine be 験で Ming らかになった. Back 収 material の analysis から, impurity content である acidification ガリウムがこの anti 応において cut catalytic な battle をしていることがわかった. This study では light property の determination にえうるサイズの Al_xGa_ < 1 - x > N crystallization を must ることはできなかった. The ながら growth substrate を is used to stand on its own by the <s:1> ななたバ the <s:1> crystallization by other <s:1> techniques でで to obtain the られな <s:1> <s:1> であるであるである. In the future, the determination of さらに physical properties を will be further advanced to め, and the <s:1> physical properties <e:1> of Al_xGa_<1-x>N will be clarified にになげるなげる.