【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.05.29】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22AT0196
利用課題名 / Title
走査プローブ顕微鏡を用いた窒化物半導体の表面観察
利用した実施機関 / Support Institute
産業技術総合研究所
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed
キーワード / Keywords
窒化ガリウム系共鳴トンネルダイオード（GaN系RTD）,貫通転位密度,ステップテラス構造
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
永瀬 成範
所属名 / Affiliation
産業技術総合研究所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
AT-047：走査プローブ顕微鏡SPM_2[SPM-9600/9700]
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
窒化ガリウム系共鳴トンネルダイオード（GaN系RTD）を用いることで、ピコ秒オーダー動作の高速な不揮発メモリの実現を期待できる[1]。今回、この不揮発メモリの実現に向けて、産業技術総合研究所ナノプロセシング施設（NPF）の走査プローブ顕微鏡を利用して、サファイア基板上に結晶成長したGaN系RTDの表面観察を行った。
実験 / Experimental
[利用した主な装置]
【NPF054】ダイシングソー、【NPF012】ドラフトチャンバー（右）、【NPF021】プラズマアッシャー、【NPF047】走査プローブ顕微鏡SPM2［SPM-9600_9700］
[実験方法]
所属機関の有機金属気相成長装置を用いて、サファイア基板上に、GaN系RTDの結晶成長を行った。その後、ダイシングソーで小片基板に分割し、アセトン超音波洗浄およびプラズマアッシャーにて不純物を除去した後、走査プローブ顕微鏡SPM2を用いて表面観察を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
走査プローブ顕微鏡を用いた窒化物半導体表面の貫通転位密度およびステップテラス構造の評価は、GaN系RTDを用いた不揮発メモリおよびその他の窒化物半導体デバイスの性能予測のために有効な手段である。Fig. 1には、サファイア基板上に結晶成長したGaN系RTDの貫通転位およびステップテラス構造を観察した結果である。走査速度およびIゲインを調整していくことで、微細な貫通転位を明瞭に観察できていることがわかった。しかし、さらに微細な貫通転位及びステップテラス構造を持つ基板を観察する場合、周辺ノイズ等の影響を受けやすいことがわかってきた。今後、NPFスタッフに相談し、この問題を解決していきたいと考えている。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 AFM image of the GaN-based RTD grown on Sapphire (0001) substrate.
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
・参考文献：[1] M. Nagase et al., Phys. Status Solidi A 218, 2000495 (2021).
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件