CVD成長六方晶窒化ホウ素薄膜の高品質化に向けた基板加熱方法の検討

摘要

Ⅲ－Ⅴ族化合物である六方晶窒化ホウ素（h-BN）は、BとNのsp2結合からなる蜂の巣パターンの原子シートが周期的に堆積した結晶構造をもつ。従来はセラミックス材料としての応用が主であったが、その特異な結晶構造や電気絶縁性から、グラフェン系デバイスにおける基板や絶縁層として期待されるだけでなく、深紫外の受発光素子や窒化物半導体デバイス用の剥離層など、エレクトロニクス材料としても幅広い応用が期待されている 1-3）。我々は、これらのデバイス応用に向け、c 面サファイア基板上へBCl3とNH3を原料に用いたCVDによる、高品質h-BN薄膜作製技術の確立に取り組hでいる。これまでに、減圧下で成長を行うことで薄膜の単結晶化4）、および室温で自由励起子発光を示す薄膜の作製を達成した。また前回の発表では、膜構造と発光特性の相関に着目して評価を行い、作製した薄膜は固有の励起子発光を示す c 軸配向したコラム状グレインと不純物発光のみを相対的に強く示す無配向グレインから構成されおり、無配向グレインの形成を抑制することが薄膜の高品質化につながることを報告した。この結果を受け今回は、さらなる高品質化を図るため試料作製装置の基板加熱方法を変更し、膜構造の制御を試みた結果を報告する。