非水溶液を用いた材料プロセッシング

[B7-6] アンモニアを溶媒とした GaN 基板結晶の育成プロセスの開発

冨田大輔¹, 喬焜¹, 増田善雄²,^○横山千昭¹ (1.東北大学多元物質科学研究所, 2.産業技術総合研究所東北センター)

司会:三宅正男(京都大学)

キーワード：窒化ガリウム（GaN), アモノサーマル法, 結晶育成

エネルギー問題を解決するためにパワー半導体デバイスの研究技術開発が推進されている。高電圧が必要とされる場合には、窒化ガリウム（GaN）が結晶材料として有望であり、これまで多くの研究がなされてきている。今後、GaN結晶を用いたデバイスを社会に広く普及させるためには、高品質で低価格なGaN結晶基板の製造法を確立する必要がある。バルクのGaN結晶を育成する方法の一つに超臨界状態のアンモニアを溶媒とする結晶育成法、いわゆるアモノサーマル法がある。東北大多元研と産総研東北センターは、三菱化学・日本製鋼所との共同研究で2000年にアモノサーマル法の研究を開始した。二つの研究所では、主に種結晶レベルのサイズのGaN結晶育成のための基礎研究を担当し、アンモニア中へのGaNの溶解挙動の解明、結晶育成のためのオートクレーブ内部における溶媒の流動状態、温度分布の把握などを研究した。様々な原因が複合化し実用化レベルの結晶育成速度を実現するまでに10年程度の期間を要した。数年前に実用化で許容される結晶育成速度を実現できたことがきっかけになり、研究に拍車がかかり、現在は結晶品質の向上に努めている。本講演においてはこれまで、多元研、産総研東北センターで実施してきた研究について紹介し、最後に、今後の検討課題について述べる。