Ｓｉ基板上への窒化物半導体の選択ＭＯＶＰＥ成長及びその光デバイス応用に関する研究

硅衬底上氮化物半导体选择性MOVPE生长及其光器件应用研究

• 批准号: 13J05262
• 负责人: 光成 正
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J05262/
• 关键词: 半極性GaN; Si(001); スパッタ; 窒化物半導体; 選択成長; 有機金属気相成長

Si(001)基板上に面内配向性を持った単結晶GaNを得るためにAl初期配向層および指向性スパッタリングを併用する方法を提案した。指向性スパッタリングとは基板を回転せず固定し、特定のSi面内方向、この場合Si[110]方向をスパッタリングターゲット方向に向けてスパッタリング成膜を行う方法である。指向性スパッタリングを用いて成膜したAl初期配向層およびAlN中間層を用いてGaN成長を行ったところ、Si(001)基板上に(10-13)GaNの単結晶成長が可能であることが分かった。X線回折によって、得られた(10-13)GaNの面内c軸方向を調べたところ、指向性スパッタリングを行ったSi[110]方向と平行な方向であることが確かめられた。これらの実験によってGaNのc軸方向が指向性スパッタリングを行うSi[110]方向に対応していることを確かめた。更に得られた(10-13)GaNのMOVPE成長条件最適化を試み、低V/III比及び低圧条件下によって、平坦化した(10-13)GaNがSi(001)基板上に得られることを示した。得られた(10-13)GaNの結晶成長のメカニズムを明らかとするために、断面のTransmission Electron Microscope(TEM)観察を行った。初期のAl結晶核はSi(001)基板の結晶構造と同一のAl(001)配向しており、その後のAlN成長からc軸が傾いて成長していることが分かった。AlN、GaNそれぞれの結晶成長過程においてc軸方向はばらつきがあるものの、GaNを数100 nm成長することで、GaN上部では配向が均一な単結晶GaNとなることが、TEM観察から明らかとなった。

Si (001) substrate に in-plane match tropism を hold っ た 単 crystalline GaN を have る た め に Al initial alignment layer お よ び directivity ス パ ッ タ リ ン グ を and す る method proposed を し た. Directivity ス パ ッ タ リ ン グ と は substrate を back planning せ ず fixed し, specific の Si in-plane direction, こ の occasions Si [110] direction を ス パ ッ タ リ ン グ タ ー ゲ ッ に ト direction to け て ス パ ッ タ リ ン グ film-forming を line う method で あ る. Directivity ス パ ッ タ リ ン グ を with い て film-forming し た Al initial alignment layer お よ び AlN layer を with い て GaN growth line を っ た と こ ろ, Si (001) substrate に (10-13) GaN の 単 crystal growth may が で あ る こ と が points か っ た. X-ray inflexion に よ っ て, ら れ た (10-13) GaN の in-plane c axis を adjustable べ た と こ ろ, directivity ス パ ッ タ リ ン グ を line っ た Si [110] direction parallel な と direction で あ る こ と が か indeed め ら れ た. こ れ ら の be 験 に よ っ て GaN の c axis が directivity ス パ ッ タ リ ン グ を line う Si [110] direction に 応 seaborne し て い る こ と を か indeed め た. More に ら れ た (10-13) GaN の MOVPE optimal growth conditions を み, under the condition of low V/III ratio, low び 圧 に よ っ て, flat し た (10-13) GaN が Si (001) substrate に ら れ る こ と を shown し た. Have ら れ た (10-13) GaN の crystal growth の メ カ ニ ズ ム を Ming ら か と す る た め に, section の Transmission Electron Microscope (TEM) line 観 examine を っ た. Early の Al crystal nucleus は Si (001) substrate の crystal structure と same の Al (001) with your し て お り, そ の after の AlN growth か ら c axis が pour い て growth し て い る こ と が points か っ た. AlN, GaN そ れ ぞ れ の crystal growth process に お い て c axis は ば ら つ き が あ る も の の, GaN を number 100 nm growth す る こ と で, GaN upper で は match to が uniform な 単 crystalline GaN と な る こ と が, TEM 観 examine か ら Ming ら か と な っ た.

项目成果

Nano channel epitaxy of GaN on the lateral side of the sputtered AlN filmon (111) Si substrate

(111) Si 衬底上溅射 AlN 薄膜侧面的 GaN 纳米沟道外延

• 发表时间: 2013
• 作者: T. Mitsunari;Y. Honda;H. Amano;H. Saito;H. Saito;光成 正;H. Saito;光成 正
• 通讯作者: 光成 正

指向性スパッタリングAlN中間層を用いたSi(001)基板上単結晶(10-13)GaN成長

使用定向溅射 AlN 中间层在 Si(001) 衬底上生长单晶 (10-13) GaN

• 发表时间: 2015
• 作者: 光成正;本田善央;天野浩
• 通讯作者: 天野浩

Ti初期配向層導入によるSi基板上スパッタAlNの配向性向上

通过引入 Ti 初始取向层改善 Si 衬底上溅射 AlN 的取向

• 发表时间: 2014
• 作者: T. Mitsunari;Y. Honda;H. Amano;H. Saito;H. Saito;光成 正
• 通讯作者: 光成 正

Orientation improvement of AlN with thin Ti pre-deposition on the Si (001) substrate

Si (001) 衬底上预沉积薄 Ti 改善 AlN 的取向

• 发表时间: 2014
• 作者: 光成正;本田善央;天野浩
• 通讯作者: 天野浩

Selective-area growth of GaN on the patterned AlN on Si substrate

GaN 在 Si 衬底上图案化 AlN 上的选择性区域生长

• 发表时间: 2013
• 作者: T. Mitsunari;Y. Honda;H. Amano;H. Saito;H. Saito;光成 正;H. Saito;光成 正;H. Saito;H. Saito;Tadashi Mitsunari;H. Saito;Tadashi Mitsunari
• 通讯作者: Tadashi Mitsunari