グラファイト基板上へのGaNのMOCVD成長

摘要

We have successfully grown epitaxial GaN on graphite substrates by metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) with O_2 plasma treatment technique. The threading dislocation density of the obtained GaN layer is 2X 109/cm2, which is comparable to that of GaN on sapphire substrates. We have performed the first-principles calculation to investigate adsorption energies and adsorption sites for atomic species on graphite substrates. We found by the calculation that the adsorption energies on terrace edge sites of (0001) face are lower than those on terrace sites of (0001) face. These results suggest that the formation of terrace edge sites of (0001) face by the O_2 plasma treatment plays an important role to grow GaN on graphite substrates with good crystallinity.%グラファイトは軽量かつ熱伝導性に優れており、窒化物半導体の下地基板に用いると様々なデバイス応用が期待できることから、近年グラファイト上への窒化物半導体の成長が研究されている。今回、グラファイト基板表面にO_2プラズマ照射を行うことによって、有機金属気相成長（MOCVD）法を用いたGaN薄膜の成長に成功したので報告する。第一原理計算により、グラファイトの（0001）面上には原子の吸着が難しく、その側面に相当するサイトに吸着し易いという結果を得た。この結果を元に、（0001）面の側面に相当するサイトの形成方法としてO_2プラズマ照射を行ったグラファイト基板上に、MOCVD法を用いてGaNの成長を行ったところ、転位密度2×10~9/cm~2とサファイア基板上GaN薄膜と同程度であることを確認した。