JP2009234907A - Iii族窒化物の結晶製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくともアルカリ金属とIII族金属と窒素が溶解した溶液25からIII族窒化物結晶30を成長させる結晶製造方法において、溶液25に、溶液25中への窒素の溶解度を増加させる物質を含ませる。窒素の溶解度を増加させる物質はリチウムであり、リチウム原料は窒素化合物である。また、III族窒化物を種結晶に成長させる。
【選択図】図1
Description
本発明の第1の形態のIII族窒化物の結晶製造方法は、少なくともアルカリ金属とIII族金属と窒素が溶解した溶液からIII族窒化物結晶を成長させる結晶製造方法において、前記溶液に、該溶液中への窒素の溶解度を増加させる物質を含ませることを特徴としている。
とによって、窒素の溶解度を増加させる物質が溶解されていない場合よりも、窒素濃度の
高い溶液中でIII族窒化物の結晶が成長する。
本発明の第2の形態のIII族窒化物の結晶製造方法は、アルカリ金属を含む融液を溶媒として、III族窒化物を溶解し、再析出して結晶成長することを特徴としている。
本発明の第3の形態のIII族窒化物の結晶製造方法は、第2の形態のIII族窒化物の結晶製造方法において、アルカリ金属を含む溶媒中に、少なくともIII族窒化物を溶解して溶液を構成し、該溶液中のIII族窒化物濃度を、飽和濃度以上にすることによって、III族窒化物を析出させ、結晶成長させることを特徴としている。
本発明の第4の形態のIII族窒化物の結晶製造方法は、第3の形態のIII族窒化物の結晶製造方法において、前記溶液の温度を低下させることで、溶液中のIII族窒化物濃度を、飽和濃度以上にすることを特徴としている。
本発明の第5の形態のIII族窒化物の結晶製造方法は、第2乃至第4のいずれかの形態のIII族窒化物の結晶製造方法において、前記溶液に、該溶液への窒素の溶解度を増加させる物質を含ませることを特徴としている。
本発明の第6の形態のIII族窒化物の結晶製造方法は、第1または第5の形態の結晶成長方法において、窒素の溶解度を増加させる物質はリチウムであることを特徴としている。
本発明の第7の形態のIII族窒化物の結晶製造方法は、第6の形態の結晶製造方法において、リチウム原料は窒素化合物であることを特徴としている。
本発明の第8の形態のIII族窒化物の結晶製造方法は、第1乃至第7のいずれかの形態の結晶製造方法において、III族窒化物を種結晶に成長させることを特徴としている。
本発明の第9の形態のIII族窒化物結晶は、第1乃至第8のいずれかの形態の結晶製造方法で作製されたIII族窒化物結晶である。ここで、III族窒化物結晶は、C軸方向に伸びた柱状結晶であっても良いし、C面が発達した板状結晶であっても良い。
本発明の第10の形態は、第9の形態のIII族窒化物結晶を用いた半導体デバイスである。
本発明の第11の形態は、第10の形態の半導体デバイスにおいて、該半導体デバイスが第9の形態のIII族窒化物結晶上に積層した半導体積層構造を有する発光素子であることを特徴としている。
本発明の第12の形態は、第10の形態の半導体デバイスにおいて、該半導体デバイスが第9の形態のIII族窒化物結晶を用いて形成された受光素子であることを特徴としている。
本発明の第13の形態は、第10の形態の半導体デバイスにおいて、該半導体デバイスが第9の形態のIII族窒化物結晶を用いて形成された電子デバイスであることを特徴としている。
本発明の第14の形態は、第10,第11,第12,第13の形態の半導体デバイスを具備したシステムである。
ガスを充満している。また、ナトリウムの蒸発を抑制するため、Arガスも入れ、反応容器11内の圧力を高めてある。反応容器11内の圧力は8MPaで、窒素ガスとArガスの分圧はそれぞれ4MPaとした。
反応容器41内のガスの圧力を下げた後、反応容器41を開けると、種結晶48は、約10mmの無色透明なGaNの単結晶58に結晶成長していた。
狭窄リッジ導波路構造510に垂直な(1−100)面をへき開することにより形成されている。
AlGaN層720にNi/Auからなるゲート電極760が形成されている。ゲートを
はさんで両脇のn型GaN層730には、Ti/Alからなるドレイン電極750、ソー
ス電極740がそれぞれ形成されている。
源、III族窒化物電子デバイスなどに利用可能である。
12,42 溶液保持容器
13 ヒーター
14,49 ガス供給管
15,18,21,50,52,55 バルブ
16,19,53,56 圧力調整器
17,54 窒素供給管
20,57 アルゴン供給管
22,51 圧力計
23,45 内部空間
24 原料GaN保持容器
25,59 溶液
26 溶液保持容器保持台
27 冷却棒
28 蓋
29 GaN微結晶
30 GaN板状結晶
31,47 原料GaN
32,33,34 GaN結晶
35,48 種結晶
36,58 種結晶に成長したGaN
43 上部ヒーター
44 下部ヒーター
46 バッファー
101 反応容器
102 成長容器
103 III族金属供給管
104 III族金属
105 III族金属供給管の穴
106 加圧装置
107 反応容器の内部空間
108 窒素供給管
109 圧力制御装置
110 下部ヒーター
111 側部ヒーター
400 n型GaN層
410 n型Al0.2Ga0.8Nクラッド層
420 n型GaN光ガイド層
430 In0.05Ga0.95N/In0.15Ga0.85N量子井戸活性層
440 p型GaN光ガイド層
450 p型Al0.2Ga0.8Nクラッド層
460 p型GaNキャップ層
470 絶縁膜
480 p側のオーミック電極
490 n側のオーミック電極
500 n型GaN基板
510 電流狭窄リッジ導波路構造
600 n型GaN基板
610 n型GaN層
620 絶縁性GaN層
630 透明ショットキー電極
640 オーミック電極
650 電極
700 GaN基板
710 絶縁性GaN層
720 n型AlGaN層
730 n型GaN層
740 ソース電極
750 ドレイン電極
760 ゲート電極
800 n型GaN基板
810 n型GaN層
820 n型Al0.1Ga0.9N層
830 InGaN/GaN多重量子井戸構造を有する活性層
840 p型Al0.1Ga0.9N層
850 p型GaN層
860 透明オーミック電極
870 電極
880 n側のオーミック電極
900 紫外発光LED
910 YAG系蛍光体
920 金ワイヤー
930 レンズ
940、950 電極端子
960 電流制限抵抗
970 直流電源
980 スイッチ
4000 積層構造
4010、4020 光共振器面
4110、4120 レーザー光
6010 光(紫外線)
8010 紫外光
9010 白色光
9020 白色LEDモジュール
Claims (14)
- 少なくともアルカリ金属とIII族金属と窒素が溶解した溶液からIII族窒化物結晶を成長させる結晶成長方法において、前記溶液に、該溶液中への窒素の溶解度を増加させる物質を含ませることを特徴とするIII族窒化物の結晶成長方法。
- アルカリ金属を含む融液を溶媒として、III族窒化物を溶解し、再析出して結晶成長することを特徴とするIII族窒化物の結晶成長方法。
- 請求項2記載のIII族窒化物の結晶成長方法において、アルカリ金属を含む溶媒中に、少なくともIII族窒化物を溶解して溶液を構成し、該溶液中のIII族窒化物濃度を、飽和濃度以上にすることによって、III族窒化物を析出させ、結晶成長させることを特徴とするIII族窒化物の結晶成長方法。
- 請求項3記載のIII族窒化物の結晶成長方法において、前記溶液の温度を低下させることで、溶液中のIII族窒化物濃度を、飽和濃度以上にすることを特徴とするIII族窒化物の結晶成長方法。
- 請求項2乃至請求項4のいずれか一項に記載のIII族窒化物の結晶成長方法において、前記溶液に、該溶液への窒素の溶解度を増加させる物質を含ませることを特徴とするIII族窒化物の結晶成長方法。
- 請求項1または請求項5記載のIII族窒化物の結晶成長方法において、窒素の溶解度を増加させる物質はリチウムであることを特徴とするIII族窒化物の結晶成長方法。
- 請求項6記載のIII族窒化物の結晶成長方法において、リチウム原料は窒素化合物であることを特徴とするIII族窒化物の結晶成長方法。
- 請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載のIII族窒化物の結晶成長方法において、III族窒化物を種結晶に成長させることを特徴とするIII族窒化物の結晶成長方法。
- 請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載のIII族窒化物の結晶成長方法で作製されたIII族窒化物結晶。
- 請求項9記載のIII族窒化物結晶を用いたことを特徴とする半導体デバイス。
- 請求項10記載の半導体デバイスにおいて、該半導体デバイスは、請求項9記載のIII族窒化物結晶上に積層した半導体積層構造を有する発光素子であることを特徴とする半導体デバイス。
- 請求項10記載の半導体デバイスにおいて、該半導体デバイスは、請求項9記載のIII族窒化物結晶を用いて形成された受光素子であることを特徴とする半導体デバイス。
- 請求項10記載の半導体デバイスにおいて、該半導体デバイスは、請求項9記載のIII族窒化物結晶を用いて形成された電子デバイスであることを特徴とする半導体デバイス。
- 請求項10乃至請求項13のいずれか一項に記載の半導体デバイスを具備したことを特徴とするシステム。
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