サファイア窒化法によるAlN薄膜をベースにした高品質バルク結晶への展開

采用蓝宝石氮化法开发基于 AlN 薄膜的高质量块状晶体

• 批准号: 19360341
• 负责人: 福山 博之
• 金额: $ 12.98万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-19360341/
• 关键词: 窒化物半導体; 結晶成長; 窒化アルミニウム

次世代の光源として注目される紫外発光素子は,幅広い用途(蛍光灯の代替,高密度DVD,生化学用レーザー,光触媒による公害物質の分解,He-Cdレーザーや水銀灯の代替)が期待されており,裾野の広い基礎科学および新産業分野を創出する.この紫外発光素子は,ワイドギャップ半導体と呼ばれる窒化物(AINやGaN)を主成分とする半導体からなる.この半導体は,通常サファイアやSiCなどの異種基板上に成長が行われるが,基板との格子不整合が大きいため,未だに欠陥の少ない窒化物薄膜を得るのはきわめて難しく,多数の貫通転位が存在している.本研究では,AlN-Al_2O_3-C-N_2-CO系熱力学的相安定図を構築し,これに基づいたサファイア窒化法によるAIN膜の作製法を提案した.この相安定図を用いると,サファイアを窒化する場合に,炭素共存下でN_2-CO混合ガスを用いて,窒化駆動力を制御して窒化反応を進行させることができる.この熱力学的原理に基づいて作製したAlN膜は,結晶欠陥のない極めてきれいな膜であることが分かった.XRDの結果から,c面(0001)サファイア基板の面上には,c軸配向したAlNが生成し,Al_2O_3[11-20]方向とAlN[1-100]方向が平行であることが分かった.また,本研究における窒化条件では,AlN/Al_2O_3界面で生成したAl^<3+>およびO^<2->イオンがAlN膜内を外方拡散し,ガス/AlN界面ではAlNおよびCO(CO_2)ガスを生成して窒化反応が進行するものと考えられる.

Nextgen の light と し て attention さ れ る 発 uv light element は, picture hiroo い purposes (蛍 light の instead, high-density DVD, biochemical is レ ー ザ ー, photocatalytic に よ る hazards material の decomposition, He - Cd レ ー ザ ー や の instead of mercury vapor) が expect さ れ て お り, fringing field の hiroo い basic science お よ び new industry eset を makes す る. こ の 発 uv light Son は, ワ イ ド ギ ャ ッ プ semiconductor と shout ば れ る smothering compound (AIN や GaN) を principal component と す る semiconductor か ら な る. こ の semiconductor は, usually サ フ ァ イ ア や SiC な ど の heterogeneous substrate に growth line が わ れ る が, substrate と の grid unconformity が big き い た め, not だ に owe 陥 の less な い smothering compound film を must る の は き わ め Youdaoplaceholder0 is difficult to く, and most <s:1> runs through 転 bits が and exists in <s:1> て る る る. This study で は, AlN - Al_2O_3 - C - department of N_2 - CO thermodynamic phase stability 図 を build し こ れ に base づ い た サ フ ァ イ ア smothering polarization method に よ る の AIN membrane method for を proposal し た. こ の phase stability 図 を with い る と, サ フ ァ イ ア を smothering the す に る situations, carbon under the coexistence で N_2 - CO mixing ガ ス を with い て, smothering 駆 power を system royal し て smothering the anti 応 を for さ せ る こ と が で き る. こ の thermodynamic principle に base づ い て cropping し た AlN film は, crystallization owe 陥 の な い extremely め て き れ い な membrane で あ る こ と が points か っ た. XRD results の か ら, c surface (0001) サ フ ァ イ の ア substrate surface に は, c axis with the し た AlN が generated し, A L_2O_3 [11-20] direction と AlN (1-100] direction parallel で が あ る こ と が points か っ た. ま た, this study に お け る smothering mineralization conditions で は, AlN/Al_2O_3 interface で generates し た Al ^ < 3 + > お よ び O ^ < 2 - > イ オ ン が AlN film し を in foreign company, dispersion, ガ ス / AlN interface で は A lNおよびCO(co ₂)ガスを generates <s:1> て nitrification reaction 応が for する する <s:1> と と と to えられる.

项目成果

サファイア窒化の反応動力学

蓝宝石氮化反应动力学

• 发表时间: 2008
• 作者: 太田道広;平井伸治;葛谷俊博;福山博之
• 通讯作者: 福山博之

駆動力制御窒化法による窒化アルミニウム単結晶膜の作製

驱动力控制氮化法制备氮化铝单晶薄膜

• 发表时间: 2008
• 期刊: 日本電子材料技術協会会報 33
• 作者: Toan Nguyen Van;Hidetoshi Miyashita;Masaya Toda;Yusuke Kawai;Takahito Ono;木村剛;長尾忠昭;箱守明
• 通讯作者: 箱守明

AlN Thin Films Fabricated by Sapphire Nitridation Method

蓝宝石氮化法制备AlN薄膜

• 发表时间: 2007
• 作者: 中野博昭;大上悟;藤本敦;久保山宏;福島久哲;林部豊;H. Fukuyama
• 通讯作者: H. Fukuyama

溶融Cu中のAlNの溶解平衡

AlN 在 Cu 熔液中的溶解平衡

• 发表时间: 2008
• 作者: 久保山宏;中野博昭;大上悟;福島久哲;小林繁夫;福山博之
• 通讯作者: 福山博之

AlN Films Fabricated by Sapphire Nitridation Method

蓝宝石氮化法制备AlN薄膜

• 发表时间: 2008
• 作者: 久保山宏;et al.;H. Fukuyama
• 通讯作者: H. Fukuyama