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耐放射線性を有す高効率太陽電池および低損失電力変換素子用材料の開発

高效太阳能电池和低损耗电力转换元件用耐辐射材料的开发

基本信息

批准号：
16J04128
负责人：
草場彰
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

III族窒化物半導体の窒化ガリウム（GaN）は，高耐圧・低損失な次世代の電力変換素子（パワーデバイス）用材料として期待されている．また，III族窒化物半導体は耐放射線性に優れているため宇宙利用に適している．縦型GaNパワーデバイスの実現に向けては，低炭素濃度のGaNエピタキシャル層（ドリフト層）を，高速に成長させる必要がある．成長速度（成長駆動力）の解析には，平成28年度に開発した表面構造（面方位・再構成）依存の熱力学解析手法が活用できた．平成29年度は，非平衡量子熱力学に基づく化学吸着モデルを開発した．本年度は，この化学吸着モデルを活用し，GaN有機金属気相成長における炭素不純物混入の面方位依存性を解析した．従来，原料分子の吸着に関しては，吸着エネルギーと分子の化学ポテンシャル比較による解析が行われ，吸着が優位に生じるか否かが理解されてきた．本研究では，前述のモデルによって，不純物分子（メタン）吸着を定量的に解析し，Ga極性面・N極性面における吸着確率の比を求めた．この結果は表面構造（面方位・再構成）に依存するものである．報告されている炭素不純物濃度の面方位依存性についての実験結果は，メタン吸着確率の面方位依存性だけでは，説明付けることができなかった．そこで，結晶表面第1層における不純物原子の安定性まで考慮した不純物混入モデルを提案し，実験結果を説明することができた．以上，本研究課題で提案した「表面構造を考慮する成長速度解析手法・炭素不純物濃度解析手法」は，GaN有機金属気相成長の成長条件最適化に貢献できるものと考える．さらに，他の半導体結晶・成長面方位・気相成長法・不純物原子への適用も期待される．

Group III gallium oxide semiconductor GaN (GaN) is a high-voltage and low-loss next-generation power converter material that is expected to be used.また, Group III sulfide semiconductors are resistant to radiation and are suitable for space utilization.縦-type GaN sensor, GaN with low carbon concentration The エピタキシャルlayer (ドリフトlayer) is necessary for high-speed growth. The analysis of growth rate (growth power) and the utilization of thermodynamic analysis techniques based on the surface structure (surface orientation and reconstruction) developed in 2008 were carried out. In Heisei 29, non-equilibrium quantum thermodynamics and chemical sorption materials were developed. This year, the use of chemical adsorption materials was used to analyze the orientation dependence of the GaN organometallic phase growth and the mixing of carbon impurities. Come on, the molecules of the raw materials are absorbing the chemical substances and the chemical molecules are absorbing them.ルCompare によるanalytic が行われ, suck がsuperior position に生じるか不かがunderstand されてきた. The purpose of this study is to quantitatively analyze the adsorption of impurity molecules (メタン) mentioned above, and to obtain a ratio of the adsorption accuracy of Ga polar surface and N polar surface. The result of the surface structure (surface orientation and reconstruction) depends on the surface structure. Report the results of the surface orientation dependence of carbon impurity concentration. The surface orientation dependence of the adsorption accuracy of the タン is だけでは, and the explanation is けることができなかった.そこで, the stability of the impurity atoms in the first layer of the crystal surface is considered, and the impurities are mixed into the proposal, and the result is explained. The above is the proposal of this research project "Growth rate analysis method and carbon impurity concentration analysis method considering the surface structure", and the contribution to the optimization of growth conditions for the growth of GaN organometallic deuterium phase is based on the test.さらに, other semiconductor crystals, growth surface orientation, deuterium phase growth method, impurity atoms へのapplicability and expectation される.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Formation Mechanism of Singular Structure in AlInN Layer Grown on M-GaN substrate by MOVPE

MOVPE 在 M-GaN 衬底上生长 AlInN 层奇异结构的形成机制

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yuya Inatomi;Akira Kusaba;Yoshihiro Kangawa;Kazunobu Kojima;Shigefusa Chichibu
通讯作者：
Shigefusa Chichibu

Steepest-entropy-ascent quantum thermodynamic behavior of ammonia chemical adsorption on GaN(0001) surfaces under MOVPE

MOVPE下GaN(0001)表面氨化学吸附的最速熵上升量子热力学行为

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Akira Kusaba;Yoshihiro Kangawa;Kenji Shiraishi;稲富悠也，草場彰，柿本浩一，寒川義裕，小島一信，秩父重英;草場彰，Guanchen Li，Michael R. von Spakovsky，寒川義裕，柿本浩一;Akira Kusaba，Guanchen Li，Michael R. von Spakovsky，Yoshihiro Kangawa，Koichi Kakimoto
通讯作者：
Akira Kusaba，Guanchen Li，Michael R. von Spakovsky，Yoshihiro Kangawa，Koichi Kakimoto

NH3化学吸着の非平衡状態発展：最急エントロピー勾配量子熱力学モデリング

NH3 化学吸附的非平衡态演化：最陡熵梯度量子热力学模型

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Akira Kusaba;Yoshihiro Kangawa;Kenji Shiraishi;稲富悠也，草場彰，柿本浩一，寒川義裕，小島一信，秩父重英;草場彰，Guanchen Li，Michael R. von Spakovsky，寒川義裕，柿本浩一
通讯作者：
草場彰，Guanchen Li，Michael R. von Spakovsky，寒川義裕，柿本浩一

GaN MOVPE法における基板面方位依存性を考慮した流れの影響II

GaN MOVPE 方法 II 中考虑衬底取向依赖性的流动影响

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Akira Kusaba;Yoshihiro Kangawa;Kenji Shiraishi;稲富悠也，草場彰，柿本浩一，寒川義裕，小島一信，秩父重英;草場彰，Guanchen Li，Michael R. von Spakovsky，寒川義裕，柿本浩一;Akira Kusaba，Guanchen Li，Michael R. von Spakovsky，Yoshihiro Kangawa，Koichi Kakimoto;Akira Kusaba，Yoshihiro Kangawa，Pawel Kempisty，Kenji Shiraishi，Koichi Kakimoto，Akinori Koukitu;Akira Kusaba，Guanchen Li，Michael R. von Spakovsky，Yoshihiro Kangawa;草場彰，李冠辰，マイケル・ヴォン・スパコフスキー，寒川義裕，柿本浩一;川上賢人，高村昴，山本芳裕，草場彰，芳松克則，岡本直也，寒川義裕，柿本浩一，白石賢二;高村昴，川上賢人，山本芳裕，草場彰，芳松克則，岡本直也，寒川義裕，柿本浩一，白石賢二
通讯作者：
高村昴，川上賢人，山本芳裕，草場彰，芳松克則，岡本直也，寒川義裕，柿本浩一，白石賢二

InおよびN極性InN有機金属気相成長の熱力学解析

In 和 N 极性 InN 有机金属气相生长的热力学分析