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窒化ガリウム単結晶の育成方法 コモンズ

国内特許コード P010000346
整理番号 Y98-P126
掲載日 2002年9月30日
出願番号 特願平11-136415
公開番号 特開2000-327495
登録番号 特許第3957918号
出願日 平成11年5月17日(1999.5.17)
公開日 平成12年11月28日(2000.11.28)
登録日 平成19年5月18日(2007.5.18)
発明者
  • 佐々木 孝友
  • 森 勇介
  • 山根 久典
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 窒化ガリウム単結晶の育成方法 コモンズ
発明の概要 【課題】 核発生制御を可能とし、比較的低温・低圧で、高品質で大きなバルク状窒化ガリウム単結晶を合成する。
【解決手段】 窒化ガリウム(GaN)薄膜または窒化アルミニウム(AlN)薄膜を表面に堆積させた基板、窒素原料、および、ガリウム原料を加熱して、バルク状窒化ガリウム単結晶を基板表面上にのみ核発生させて育成する。
従来技術、競合技術の概要


窒化ガリウム青色発光素子の材料として注目されている。
そして、窒化ガリウムは、エピタキシャル成長による薄膜として、例えば、サファイア基板を用いたヘテロエピタキシャル成長によるものが知られている。
しかしながら、このような薄膜としての窒化ガリウムには、基板と薄膜との格子定数差(13.8%)、熱膨張係数差(25.5%)、および、壁開面の違いがネックとなり、基板との整合性が悪いことから、充分な結晶性を得ることが難しいという問題がある。



このような問題点を考慮して、窒化ガリウム単結晶基板上にホモエピタキシャル成長によるデバイスを作製する方法が検討されており、その基板となるバルク状窒化ガリウム単結晶の実現が重要な課題となっている。
しかしながら、GaN、AlNなどのバルク状の窒化物結晶は、融点における窒素の平衡蒸気圧が1万気圧以上であるため、GaNの融液成長では1200℃、8000気圧、AlNではそれ以上の高温・高圧を必要とし、このようなバルク状単結晶の育成は極めて困難であった。



一方、ごく最近になって、Naを触媒に用いると800℃・100気圧という比較的低温・低圧で高品質のバルク状窒化ガリウム単結晶を合成できることが見出されている。
このバルク状窒化ガリウム単結晶の合成方法は注目されるものであるが、まだ多くの問題点が残されていることが明らかとなってきた。それは、自然核発生による結晶成長では核発生制御ができないため、多量に核が発生してしまうということである。したがって、合成された窒化ガリウム単結晶は、非常に小さい結晶としてしか得られないという問題点があった。



そこでこの出願の発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、核発生の制御を可能とし、比較的低温・低圧で、高品質な、大きなバルク状の窒化ガリウム単結晶を合成する新しい方法を提供することを課題としている。

産業上の利用分野


この出願の発明は、窒化ガリウム単結晶の育成方法に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、比較的低温低圧で、高品質なバルク状の窒化ガリウム単結晶を育成することのできる新しい方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
窒化ガリウム(GaN)薄膜または窒化アルミニウム(AlN)薄膜を表面に堆積させた基板と、Naの含窒素化合物と、ガリウム原料とを加熱して、バルク状窒化ガリウム単結晶を基板表面に育成することを特徴とする窒化ガリウム単結晶の育成方法。

【請求項2】
基板として、サファイア基板、GaAs基板、GaP基板またはシリコン基板を用いる請求項1の窒化ガリウム単結晶の育成方法。

【請求項3】
レーザーアブレーション法により、GaN薄膜またはAlN薄膜を表面に堆積させた基板を用いる請求項1または2の窒化ガリウム単結晶の育成方法。

【請求項4】
Naの含窒素化合物として、アジ化ナトリウム(NaN3 )を用いる請求項1ないし3のいずれかの窒化ガリウム単結晶の育成方法。

【請求項5】
ガリウム原料として、単体ガリウム金属を用いる請求項1ないし4のいずれかの窒化ガリウム単結晶の育成方法。

【請求項6】
600℃以上で加熱する請求項1ないし5のいずれかの窒化ガリウム単結晶の育成方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP1999136415thum.jpg
出願権利状態 登録
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