Selective area growth of GaN on glass using an AIC seed layer for micro-LED applications

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前年度に、アルミニウム誘起層交換成長法により作製するシリコン薄膜の結晶方位ゆらぎの新たな評価法とその制御因子についての知見を得た。本年度は、前年度に得られた知見をベースとして、結晶方位ゆらぎの程度を系統的に変化させたシリコン薄膜をアルミニウム誘起層交換成長法により作製し、さらに窒化ガリウム薄膜を有機金属気相成長法により成長する実験に着手した。また、その高品質化メカニズムについて検討を進めた。窒化ガリウム薄膜の成長実験は、シリコン(111)単結晶基板上の成長に対して最適化された条件に固定して行った。窒化ガリウムの高品質化に有効な窒化アルミニウム緩衝層を導入している。作製した窒化ガリウム薄膜に対し、エックス線回折の半値幅を指標として結晶性の評価を実施したところ、下地となるシリコン薄膜の結晶方位ゆらぎを抑制することにより、結晶性を大きく改善できることがわかった。具体的なプロセス条件としては、アルミニウム誘起層交換成長における熱処理温度と時間を、400℃程度の低温と20分程度の短時間とすることが重要であるとわかった。また、窒化ガリウム薄膜は、下地のシリコン薄膜多結晶と対応して配向した多結晶となっている。電子顕微鏡観察の結果から、各結晶粒の中心部に穴状の物理的な欠陥が存在することが明らかとなった。この欠陥は、シリコン薄膜の成長時において過剰な過飽和度により{111}配向しなかったシリコン結晶に起因しており、今後の改善が必要である。