MOVPE法によるAlGaN結晶成長の熱流体解析

摘要

我々はこれまでにGaNおよびAlNのMOVPE法における反応過程を熱化学流体計算で解析してきた。AlN成長では原料の急激な気相反応が成長を阻害することが判り、今回は同様の間題が考えられるAlGaN結晶に関して成長圧力が10～100kPaにおける反応過程を熱化学流体計算により解析した。100kPaでは原料であるトリメチルガリウム（TMGa）、トリメチルアルミニウム（TMAl）およびアンモニア（NH_3）が結晶成長に至る前に急激な気相反応を起こしていることが計算結果から判り、実際の実験においてもAlGaN成長が困難であった。一方、10kPaの減圧下では原料分子間の衝突頻度が減少して気相反応を抑制できている様子が計算から得られ、AlGaN成膜が容易である状況を解析できた。%We have reported analysis of reaction pathways in metalorganic vapor-phase epitaxy (MOVPE) of GaN and AlN films by using computational fluid dynamics (CFD) simulations considering radiative heat transfer. AlGaN MOVPE growths are calculated at various reactor pressures, 10-100 kPa, in this paper. In the case of 100 kPa, it is found that parasitic reactions occur between TMGa, TMA1 and NH_3. At low pressure of 10 kPa, parasitic reactions suppress since the collision rate among the gaseous molecules are decreases in the lower pressure.