Si(111)面のように変わった面を基板として使う場合には、正しく格子定数を計算しなおす必要があります。6H-SiCの違いGaNデバイスの基板として、4H-SiCと6H-SiCが使われることがあります。どちらも六方晶のSiCですが、結晶構造が違うために区別されています。C原子層の積層の仕方に違いがあります。4H-SiCは積層が4層周期、6H-SiCは積層が6層周期になっています。6HのHはHexagonal、六方晶の頭文字です。六方晶の積層の仕方についてもう少し詳しく説明します。六方晶の1層目を次の図の赤い六角形で書きます。線の交点に原子が位置するとみてください。2層目の原子は青と緑の2パターンあります。同様に、青の次に来るのは緑と赤、緑の次に来るのは赤と青の2パターンずつあります。六方晶の積層パターンこの3パターンの積層の組み合わせでSiCの結晶構造は作られます。緑をCと呼ぶことにすると、4H-SiCは、ABCB/ABCB/・・・・という繰り返し構造になります。6H-SiCはABCACB/ABCACB/・・・・という繰り返し構造になります。Si基板上へのGaN成長Si基板上へのGaN成長について紹介していきます。Si基板のメルトバックエッチングSi基板上へのGaN成長の課題の一つにメルトバックエッチングがあります。これは、GaNの成長中にGaNとSiが反応し、SiNとGa液滴が発生する現象です。GaNの成長温度がこの反応が起こるのに十分なほど高いことが原因です。成長温度を下げればよいかというと、そう単純でもありません。成長温度を下げれば、結晶性が悪くなります。原料ガスのV/III比を最適にすることで、ある程度の結晶性を保ちつつ、できるだけ成長温度を下げる取り組みも行われています。広く行われている対策は、SiとGaNの間にAlNのバッファ層を挟むことです。AlNはSiと反応しない(あるいは反応する温度がより高温)のため、GaNとSiが反応するのを妨げることができます。AlNを厚くするほどその効果は大きくなります。歪の緩和GaNのメルトバックエッチング以外にもSi基板上へのGaN成長で気を付けるべき点があります。それは、GaNエピの歪です。SiとGaNの格子定数を比較すると、SiのほうがGaNよりも格子定数が大きいです。次にSiとGaNの熱膨張係数を比較すると、GaNのほうが熱膨張係数が大きいです。3.72/5.45GaNは結晶成長中にはSi基板と格子定数が一致するように引張応力がかかった状態で成長します。その後、室温まで冷却するときにはGaNのほうがSiよりも縮みます。したがって、GaNには引張応力がより一層かかることになり、図に示すように基板は下に凸の形状に反ることになります。反りが大きいということは膜にかかる応力が大きいということであり、エピのクラック(割れ)が増加します。そこで、この反りを緩和するために、GaNよりも格子定数の小さいAlNをGaNと交互に成長することで、GaNに圧縮応力を加えて引張応力を緩和するという方法がとられています。このGaNとAlNを繰り返し成長した超格子バッファを使うことで、GaNの厚膜(>5μm)を成長した事例が報告されています。超格子以外にも成長が終わった後にちょうど引張応力を打ち消すことができるように、GaN層の間にAlN層を成長するという方法も取られています。こちらの場合、結晶成長中の基板の反りをコントロールする必要があるため、難易度は高いと思います。まとめSi基板上へのGaNの結晶成長について、基板の比較とSi基板上への成長ならではの課題を紹介しました。ここで紹介したのはごくごく一部の情報です。この記事を手掛かりにさらに情報収集をしてもらえればと思います。この記事の情報も皆様の手助けになれば幸いです。最後まで読んでいただきありがとうございました。それでは、別の記事でお会いしましょう。計算するには、次式を使います。初期の温度、変化後の温度を表します。それぞれの材料の物性値と成長温度を代入することで、室温と比べてどのぐらい格子定数が変化しているのか計算することができます。SiとGaNの場合は熱による格子定数の変化は非常に小さいです。(計算していただけるとわかると思います。コメントをキャンセルメールアドレスが公開されることはありません。AlNのエネルギーバンド半導体において、エネルギーと運動量の関係、関係は様々な半導体の物性、物理を考えるうえで重要となります。Resonance)について説明します。不対電子は物質の中に様々な形で存在しています。新しいパワーデバイスの材料として使用されているSiCですが、数多くの結晶多形をもつ材料としても有名です。ここでは、その中でもデバイスに使われている主な結晶多形3つの構造を紹介します。半導体物理の紹介をしていきます。前回、半導体として広く使われているシリコン(Si)と砒化ガリウム(GaAs)(ガリウム砒素と呼ぶことが多いです。絶縁膜は電子デバイスの保護膜などに利用されています。絶縁膜はその名前から電気を流さない膜とされていますが、現実には電流が全く流れないわけではありません。ここでは、絶縁膜の伝導モデルについて紹介します。NHKラジオ講座メタ情報ログイン投稿フィードコメントフィードWordPress.orgサイトマップsciencompass今勉強していること、これまで勉強してきたことを発信してます。半導体物理や数学、英語などの記事を書いています。