反応性スパッタ法を用いた無極性AlN薄膜成⾧における自己電圧効果の検討

摘要

近年、発光デバイス、パワーデバイスとしてGaNデバイスが研究され、実用素子は、極性面であるc面GaNで構成されている。c面GaN発光デバイスでは、基板の大口径化、及び極性面を利用することから生じるシュタルク効果による波長 500 nm～600 nm で発光効率が悪くなるグリーンギャップの問題があることが知られている。この問題を解決するために、我々は、Si(100)基板上にMnSバッファー層を用いた無極性AlN及びGaN成長を提案している。これまでに、MnSバッファー層を用いたSi基板上無極性AlN成長をPLD法で実現しており、現在は大面積化・コスト効率において有利であるスパッタ法での実現を目指している。スパッタ法では、MnS層までのエピタキシャル成長は達成したが、基板の拘束力が弱く、AlN層が極性面（c軸）へ配向してしまうことを報告した。c軸配向する原因の一つに基板-ターゲット間に生じるセルフバイアスが考えられる。そこで我々は、セルフバイアスで成膜する極性面成長に対し基板-ターゲット間をグラウンドに落としてバイアスを 0にすることによって極性面の配向性を弱め、無極性面の配向性を強める事を考案した。本報告では、0バイアスによる配向制御の効果と、c軸配向制御のパラメーターとして主に用いられるN2流量比の条件検討を行った。基板は、無極性 AlN との整合性が高い r 面サファイア基板を用いて検討した。