2016年度

JFCC研究成果集

新たな価値を創出する革新材料開発と先端解析技術

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R-5
2016

透過電子顕微鏡を用いたGaN/Si結晶の欠陥構造評価

技術のポイント

GaN/Si結晶の平面抽出および大角度収束電子線回折法を用いた欠陥構造の精密解析
基礎研究


背景
GaN結晶はその優れた物性(高耐圧･高速･低損失･高温動作など)からSiの代替材料として期待されているが、デバイス特性を劣化させる多種多様な欠陥が結晶内に数多く残留する

目的
GaN結晶内の転位や積層欠陥を正確に抽出し、その欠陥構造を電子顕微鏡技法を用いて精密に解析することで、デバイス特性を劣化させるキラー欠陥とその構造との関係を明らかにする

成果
(1) 集束イオンビーム(FIB)加工技術を用いて、歪GaN層の平面抽出による欠陥評価を可能にした
(2) GaN/Si結晶内の欠陥構造解析に暗視野法、大角度収束電子線回折(LACBED)法などを適用し、対消滅を伴う転位反応を証明した


(a) FIBによる平面抽出領域の模式図
(b) 複合転位の暗視野像
(c)〜(e) LACBEDパターンおよび導出されたg･b=nの関係式
(f) 対消滅を伴う転位反応の模式図
(g) LACBED法の模式図



期待される適応分野
SiC、GaN、Diamondなどの次世代
パワーデバイス用半導体の欠陥評価
低欠陥密度の半導体材料開発に貢献

参考文献 ： Y. Sugawara et al., AIP Advances, 6, 045020 (2016).
謝辞 ： 本研究は、科学技術振興機構（JST）愛知地域スーパークラスタープログラムにて実施したものである



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