【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.04.27】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22NM0072
利用課題名 / Title
CVD成長AlN薄膜の微細構造の解析
利用した実施機関 / Support Institute
物質・材料研究機構 / NIMS
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）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（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
AlN、結晶成長、微細構造
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)
松畑 洋文
所属名 / Affiliation
産業技術総合研究所 先進パワーエレクトロニクス研究センター
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
沈旭強
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
上杉 文彦,長谷川明
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
NM-504：200kV電界放出形透過電子顕微鏡（JEM-2100F2）
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
近年、AlNを用いた深紫外光学素子の開発が注目されている。この目的のためAlNの結晶成長技術の開発が進められている。本研究では取り扱いの煩雑なアンモニアを使わず、高温での有機金属気相成長法1)を用いて、Al2O3の(0001)面基板にAlN結晶を成長させている。この結晶成長法ではこれまでとは少し異なる微細構造が現れることが分かってきた。このことは他の手法による成長機構とは異なる可能性を示唆しているとも考えられる。成長機構の詳細を調査することを目的として電子顕微鏡による微細構造の解析を行った。
実験 / Experimental
Al2O3の(0001)基板を用いてアンモニアを使わない、高温有機金属気相成長法(AFHT-MOVPE)法1)でAlN薄膜を成長した。薄膜は産総研パワーエレクトロニクス研究センターの走査型電子顕微鏡で観察した。透過型電子顕微鏡観察用の薄膜試料の作製は産総研パワーエレクトロニクス研究センターのFIB装置を用いて行った。試料の観察は物質材料機構千現地区の透過型電子顕微鏡JEM-2100 F2を用いて行った。
結果と考察 / Results and Discussion
走査型電子顕微鏡と透過型電子顕微鏡の観察より図1に示す成長モデルを考察した。成長の初期状態では、N面AlNの島状成長が始まり、それらの島が合体してN面AlNの層が形成される。その後Al面のAlNの島状成長が始まりAl面のAlN層が形成される。 これまでの成長モデルとは少し異なる成長の仕方であると考えられる。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図１サファイア基盤上に成長したAlN薄膜の成長モデル。 (a)成長初期。サファイア基板上にN面AlNドメインの成長。(b)その上にAl面AlNの成長が始まる。 (c) 平坦な表面のAlNの薄膜成長。
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
本観察ではNIMS長谷川明様のお世話になりました。
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