【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.08.05】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23TU0154
利用課題名 / Title
熱処理した半導体接合面の原子構造
利用した実施機関 / Support Institute
東北大学 / Tohoku Univ.
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）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
キーワード / Keywords
表面活性化接合, パワーエレクトロニクス, ヘテロ界面, ダイヤモンド, 熱抵抗,エレクトロデバイス/ Electronic device,電子顕微鏡/ Electronic microscope,表面・界面・粒界制御/ Surface/interface/grain boundary control,ハイブリッドボンディング/ Hybrid Bonding
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)
梁 剣波
所属名 / Affiliation
大阪公立大学 工学研究科電子物理系専攻
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
早坂浩二,大野裕
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
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
表面活性化接合法により作成した半導体接合面は、エピタキシャル成長法で作成した界面に比べて高い耐熱性を示し、パワーデバイスなど高温動作素子への応用が期待される。耐熱性の起源を理解するためには、熱処理した接合面の原子構造を明らかにする必要がある。ここでは、{111}Ga面同士、あるいは{111}N面同士を接合したGaN/GaN接合面の構造評価を目的とした。
実験 / Experimental
表面活性化接合法により同じ{111}極性面同士で接合したGaN/GaN接合試料を作成し、800℃の熱処理を加えた（DOI：10.35848/1347-4065/acf382を参照）。熱処理後の接合試料より、観察方位が<110>となるように接合面を含む薄片をFIB加工法で切り出した。TU-502 超高分解能分析電子顕微鏡を用いて原子分解能の明視野・暗視野STEM法で接合面を観察し、接合面の構造モデルを考察した。
結果と考察 / Results and Discussion
明視野STEM法によりGa-Nダンベルの観察を試みたが、試料の薄膜化が十分でないせいか、ダンベルは観察できなかった。そこで、HAADF-STEM法によるGaコラムの配列データより構造モデルを考察した。{111}Ga面同士を接合した場合、再構成の無い{111}Ga面が単純に接合した構造（すなわち接合面にGa-Gaボンドが存在）が形成され（図1）、界面に余剰電荷が存在することが示唆された。一方、{111}N面同士を接合した場合、接合面に何らかの再構成構造が形成されることが示唆された（図2）。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1 800℃熱処理したGaN{111}Ga/GaN{111}Ga表面活性化接合面のHAADF-STEM像
図2 800℃熱処理したGaN{111}N/GaN{111}N表面活性化接合面のHAADF-STEM像
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
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