AlN中間層を用いたハイドライド気相成長法によるサファイア基板上AlN厚膜成長

使用 AlN 中间层通过氢化物气相外延在蓝宝石衬底上生长 AlN 厚膜

• 批准号: 10J08272
• 负责人: 田島 純平
• 金额: $ 0.45万
• 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: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J08272/
• 关键词: 窒化アルミニウム; 結晶成長

現在、窒化物系発光デバイスの発光効率低下の原因となる自発、圧電分極の影響を回避するために、非極性面を用いたデバイスの研究が進んでいる。AlGaN系深紫外発光素子用の基板材料としては、紫外光透過性に優れ格子定数差が小さいことからAlN基板が最適であるとされているが非極性面AlN基板の報告例は少ない。本研究では非極性面AlN基板作製に向けたAlN HVPE成長について検討を行った。初期墓板にはr面サファイア基板を用い、無極性a面AlN成長を試みた。その結果、成長前段階においてr面サファイア基板表面がキャリアガスと反応することがa面AlN成長の選択性を阻害する原因となっていることを明らかとした。また、この基板とキャリアガスとの反応を抑制することで単結晶無極性a面AlN成長に成功し、無極性AlN自立基板作製のために重要な知見が得られた。また、これまでにサファイア基板上に成長したAlN厚膜の分離手法としてc面サファイア基板上に成長したc面AlN厚膜においては、AlN/sapphire界面に形成するボイドを利用することで自発的に分離することを見出し、自立基板化に成功している。しかし、他の面のサファイア基板においてこの手法が適用可能かどうかについては未解明であった。そこで非極性AlN自立基板作製のために界面ボイドを利用することが可能かどうかを検討するため、まずa面サファイア基板を用いて、c面サファイア基板と同様に界面ボイド形成が可能かどうか調査した。a面サファイア基板上においてはc面AlN成長が可能であり、c面サファイア基板を用いた場合と同等の結晶性を有するAlN厚膜が得られることを確認した後に、界面にボイドが形成することについても確認した。この結果より、界面ボイドを用いたAlN厚膜の自発分離手法がc面以外のサファイア基板を用いた場合においても可能であることが示唆された。本研究の成果はHVPE法による非極性AlN自立基板作製のために非常に有用な知見を含んでおり、大きな進展が得られた。

At present, the research on the reasons for the low light emission efficiency of the compound system, the avoidance of the influence of the self-emission and voltage polarization, and the use of the non-polar surface has been advanced. The substrate material for AlGaN deep ultraviolet emitter has excellent ultraviolet transmittance and small lattice constant difference. The AlN substrate has optimum non-polar surface. In this paper, we discuss the process of AlN HVPE growth on non-polar AlN substrates. In the initial stage, the substrate was used for the growth of AlN without polarity. As a result, the growth of the first stage of the AlN substrate surface has been affected by the selectivity of the AlN substrate. For example, if the substrate is not polar, the substrate is not polar. If the substrate is polar, the substrate is polar. The separation method of AlN thick film grown on the substrate and the AlN/sapphire interface formed on the substrate were successfully realized. The method is applicable to the substrate. For the manufacture of non-polar AlN free-standing substrates, the interface is available for investigation. A plane AlN on the substrate can be grown, c plane AlN on the substrate can be grown, and c plane AlN on the substrate can be grown. As a result, AlN thick film self-separation method can be used in cases other than C plane. The results of this study are very useful for the fabrication of nonpolar AlN free-standing substrates by HVPE.

项目成果

Control of in-plane epitaxial relationship of c-plane AlN layers grown on a-plane sapphire substrates by hydride vapor phase epitaxy

通过氢化物气相外延控制在 a 面蓝宝石衬底上生长的 c 面 AlN 层的面内外延关系

• 发表时间: 2011
• 期刊: Physica Status Solidi
• 作者: Jumpei Tajima;Rie Togashi;Hisashi Murakami;Yoshinao Kumagai;Kazuya Takada;Akinori Koukitu
• 通讯作者: Akinori Koukitu

Carrier Gas Dependence at Initial Processes for a-Plane AlN Growth on r-Plane Sapphire Substrates by Hydride Vapor Phase Epitaxy

通过氢化物气相外延在 r 平面蓝宝石衬底上生长 a 平面 AlN 的初始过程中的载气依赖性

• 发表时间: 2011
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Jumpei Tajima;Chikashi Echizen;Rie Togashi;Hisashi Murakami;Yoshinao Kumagai;Kazuya Takada;Akinori Koukitu
• 通讯作者: Akinori Koukitu