第一原理計算による窒化物半導体結晶の気相成長における表面反応過程の解明

使用第一原理计算阐明氮化物半导体晶体气相生长过程中的表面反应过程

• 批准号: 09J07678
• 负责人: 鈴木 ひかり
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J07678/
• 关键词: 窒化物半導体; 第一原理計算; 気相成長

窒化物半導体はその優れた物性から、発光・受光デバイスや電子デバイスへの応用が期待されており、すでに青色LEDなど一部のデバイスは実用化に至っている。しかし、次世代デバイスを実現するためには現在よりも高品質な窒化物半導体結晶が必要とされている。高品質な結晶を成長するためには、結晶成長過程を原子・分子レベルで理解し、また制御することが重要であると考えられる。現在、真空下で行われる結晶成長に関する研究は、実験・理論の両面から進められている。一方で、基板結晶やデバイスの作成に用いられる気相成長法における結晶成長過程ではキャリアガスとして用いられる水素が成長過程に関与していると考えられるが、これに関する研究はほとんどなされていない。そこで、水素雰囲気下における気相成長過程を明らかにするために、結晶表面に吸着した水素が1)AINおよびInN(0001)面へのV族原料吸着過程におよぼす影響、2)GaN成長用基板として用いられる3C-SiC(111)面への原料吸着過程におよぼす影響について検討を行った。結果は以下の通りである。1)NH_3は理想表面上でも再構成面上でもon-topサイトと呼ばれるGaの真上にあたるサイトに吸着し、NH_2は理想表面上ではbridgeサイトに、再構成面上ではon-topサイトに吸着することが分かった。このことから、NH_2の方が結晶表面に吸着した水素の影響を受けやすく、水素により最安定なサイトへの吸着が阻害されると言える。この傾向は、AIN,GaN,InN表面において全て一致している。2)原料吸着について検討を行った結果、原料分子は表面の水素を避けるように吸着することが分かった。この結果は、水素雰囲気下で3C-SiC上にGaNバッファー層を堆積させても水素終端された領域にはGaNが堆積しないという結果と良く一致しており、今回の解析結果は結晶成長初期過程を良く表していると言える。

Asphyxiated hemispheres are used to improve their physical properties, light exposure, electrical energy consumption, and cyan LED applications. In the next generation, it has been found that the asphyxiation of high-quality products in the semi-crystalline structure is necessary. The growth of high-quality crystal, the process of crystal growth, the understanding of atoms and molecules, and the control of important factors in the process of crystal growth. At present, in vacuum, the results show that there is a long period of research and theoretical analysis. On the one hand, the crystal structure of the substrate is used to grow the crystal. The process of growth is the same as that of water in the process of growth. The surface of the crystal surface absorbs water 1) AIN InN (0001). The raw materials of the V group absorb the impact of the process. 2) the substrate is used for the growth of the substrate. The raw materials of the 3C-SiC (111) are used for the growth of the substrate. The results show that the following results are correct. 1) on the ideal surface of the NH_3, the Ga is reorganized into the shape of the Ga, the ideal surface of the NH_2, the bridge of the ideal surface, and the absorption of the on-top on the surface. The absorption of water on the surface of the crystal surface is affected by the absorption of water, the stability of water, the absorption of water and the effect of water on the surface of the crystal. The orientation of the AIN,GaN,InN surface is the same as that of the whole surface. 2) the raw material absorbs the water on the surface of the raw material and avoids the absorption of water on the surface of the raw material. The results show that the results are good, the results are good.

项目成果

First-principles study on the effect of surface hydrogen coverage on the adsorption process of ammonia on InN(0001) surfaces

表面氢覆盖度对InN(0001)表面氨吸附过程影响的第一性原理研究

• DOI: 10.1002/pssc.201000896
• 发表时间: 2011
• 期刊: Physica Status Solide C
• 作者: Hikari Suzuki;Rie Togashi;Hisashi Murakami;Yoshinao Kumagai;Akinori Koukitu
• 通讯作者: Akinori Koukitu

Theoretical investigation of the decomposition mechanism of AlN (0001) surface under a hydrogen atmosphere

氢气气氛下AlN(0001)表面分解机理的理论研究

• 发表时间: 2010
• 期刊: Physica Status Solidi C (印刷中)
• 作者: Hikari Suzuki;Uliana Panyukova;Rie Togashi;Hisashi Murakami;Yoshinao Kumagai;Akinori Koukitu
• 通讯作者: Akinori Koukitu

Theoretical study on the influence of surface hydrogen coverage on the initial growth process of AIN(0001) surfaces

表面氢覆盖度对AIN(0001)表面初始生长过程影响的理论研究

• 发表时间: 2011
• 期刊: Journal of Crystal Growth
• 影响因子: 1.8
• 作者: Hikari Suzuki;Hisashi Murakami;Yoshinao Kumagai;Akinori Koukitu
• 通讯作者: Akinori Koukitu

第一原理計算による窒化物表面へのV族原料吸着過程の解析

利用第一性原理计算分析V族原料在氮化物表面的吸附过程

• 发表时间: 2010
• 作者: 鈴木ひかり;村上尚;熊谷義直;纐纈明伯
• 通讯作者: 纐纈明伯