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ヘテロバレント・ヘテロポリタイプSiC上III族窒化物結晶成長の総合的理解と制御

全面认识和控制异价和异多型SiC上III族氮化物晶体的生长

基本信息

批准号：
16686002
负责人：
須田淳
金额：
$ 18.3万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
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

ヘテロバレソト・ヘテロポリタイプな系である、AlN/SiCヘテロエピタキシャル成長についての系統的な研究を行った。無極性面方位に関しては、(1-100)面、(11-20)面を対象に研究を行った。4H-SiCを用いた場合に、SiCの4層周期の積層構造がAlNに転写され、AlNは4H構造を持つことが明らかになった。SiC表面の原子レベルの平坦化とAlN成長条件の最適化を行うことで、きわめて欠陥の少ない4H-AlNを成長することに成功した。無極性面方位に関しては、成長条件を適切に設定することで、本来ヘテロポリタイプであるAlN/SiC系をアイソポリタイプ化し、結晶欠陥を大幅に低減できることが明らかになった。このアイソポリタイプAlNをテンプレートとして、デバイス応用上重要なGaNの成長を行った。広範囲な成長条件の検討を行ったが、GaNのポリタイプは熱力学的に安定な2H構造になってしまうことが判明した。AlN/GaNの格子不整合がAlN/SiCの倍以上であることや、GaNそれ自体が4H構造となった場合エネルギー的に不安定になることが原因として考えられるが、現時点では不明である。2H構造GaNは4H構造AlNほどは高品質ではないが、他の無極性基板と同等の品質のものが得られることは確認している。極性面については、SiCのステツプェツジに起因する欠陥の極限までの低減を目指して研究を進めた。ウエハーレベルでのSiCのステップエッジの高さ制御技術をほぼ確立し、6H-SiCにおいてステップ高さ6層に制御した基板を作製し、この表面上にAlNを成長し、結晶欠陥の低減を確認した。

ヘテロバレソト · ヘテロポリタイプな department である, AlN/SiC ヘテロエピタキシャル growth についての system なを line った. The azimuth of the non-polar plane is に, and the を pairs of the (1-100) plane and (11-20) plane are used to study を rows った. 4 h - SiC を with いにた occasions, SiC の 4 cycles の product layer structure が AlN に planning write され, AlN は 4 h structure を hold つことが Ming らかになった. SiC surface の atomic レベルの wafer と AlN line optimal growth conditions のをうことで, きわめて owe 陥の less ない 4 h - AlN を growth することに successful した. Nonpolar surface bearing に masato してはを, growth conditions appropriate に set することで, originally ヘテロポリタイプである AlN/SiC をアイソポリタイプし and crystallization owe 陥をに sharply lower reduction できることが Ming らかになった. このアイソポリタイプ AlN をテンプレートとして, デバイス応 applied important な GaN の growth line をった. Beg を hiroo van 囲な growth conditions の検 line ったが, GaN のポリタイプはに of thermodynamic stability な 2 h structure になってしまうことが.at した. AlN/GaN の grid unconformity が AlN/SiC の times であることや, GaN それ autologous が 4 h structure となった occasions エネルギーに of unrest になることが reason として exam えられるが, current では unknown である. 2 h structure GaN は 4 h structure AlN ほどは high-quality ではないが, he の nonpolar substrates と equal の quality のものが have られることは confirm している. Polar surface については, SiC のステツプェツジに cause する owe 陥の limit までの low cut を refers しをて research into めた. ウエハーレベルでの SiC のステップエッジの high さ suppression technology をほぼ establish し, 6 h - SiC においてステップさ 6 floors に suppression したし, the substrate を cropping この surface に AlN をし, crystal growth owes 陥の low cut を confirm した.