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新しい高温化学反応場を用いた高品質窒化アルミニウム結晶の作製-極性と成長機構

利用新型高温化学反应场——极性和生长机理制备高品质氮化铝晶体

基本信息

批准号：
20676007
负责人：
福山博之
金额：
$ 56.49万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (S)
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

次世代の紫外発光素子の発光効率を飛躍的に改善する基板材料として単結晶窒化アルミニウム(AlN)が注目されている.本研究では,昨年度から継続して,サファイア窒化法によって得られるAlN薄膜をテンプレートにして,(1)AlN厚膜結晶の作製を以下の3つの結晶成長法:(1)Ga-Alフラックスを用いた液相成長法,(2)反応性スパッタ法,(3)パルス励起堆積(PLD)法によって行った.1573KにおいてGa-Alフラックスを用いた液相成長法により5hで膜厚1μmを超えるAlN膜を得ることに成功した.Ga-40mol%Alのフラックス中で成長させたAlN膜では,X線ロッキングカーブの半値幅は(0002)面について51arcsec,(10-12)面について640arcsecとなり,窒化基板の品質を受け継いだ配向性の高さを確認した.反応性スパッタ法によりN_2-Ar混合ガス中でAlターゲットを用いて窒化サファイア基板上にAlN膜を作製した.基板温度823K,窒素流量比50vol%N_2,スパッタ電力700,800Wでは,c軸配向したAlN膜が得られた.窒化サファイア基板上へPLD法を用いてAlN結晶成長を試みた結果,1173Kにおいて約300nm成長し,基板の結晶性を引き継いだ高品質なAlN薄膜であることが分かった.また,(2)アルミナを原料に用いた炭素熱還元析出法による無歪のバルクAlN単結晶の作製を行った.さらに,(3)高分解能透過型電子顕微鏡(HRTEM)による界面観察や転位密度の評価,収束電子回折法(CBED)によるAlN結晶の極性判定を行った.

The improvement of the next generation ultraviolet photon photon and photoperiod substrate materials, crystal asphyxiation and crystallization (AlN), focus on the improvement of the substrate material. In this study, we studied the growth of AlN thin film by asphyxiation method. (1) the crystal structure of AlN thick film was used as the following crystal growth method: (1) the liquid phase growth method was used for Ga-Al growth, and (2) the liquid phase growth method was used. (3) the PLD method was used to improve the performance of the Ga-Al film. At 1573K, the liquid phase growth method was used to determine the thickness of the AlN film. The thickness of the film is 1 μ m and the thickness of the AlN film is 1 μ m. The growth of the AlN film is very successful. In the process of Ga-40mol%Al growth, the growth of the AlN film, X-ray diffraction, half-width (0002), (10-12), (10-12) and (10-12). The asphyxiated substrate is sensitive to the high degree of alignment. In the process of N _ 2-Ar mixing, the Al film was used to suffocate the AlN film on the substrate. The substrate temperature is 823K, the asphyxiant flow ratio is 50vol%N_2, the thermal power is 700800W