課題番号 ：S-19-MS-1042
利用形態 ：装置利用
利用課題名（日本語） ：深紫外発光デバイスの高効率化のためのa軸配向Fe添加AlN薄膜の単結晶化研究
Program Title (English) ：Study on a-axis oriented AlFeN films for high-efficient DUV-LEDs
利用者名（日本語） ：今田早紀、立溝信之
Username (English) ：S. Imada, N.Tatemizo
所属名（日本語） ：京都工芸繊維大学
Affiliation (English) ：Kyoto Institute of Technology

１．概要（Summary ）
申請者らがごく最近、スパッタ法を用いて合成に成功したa 軸配向性ウルツ鉱型鉄（Fe）添加窒化アルミニウム（AlN）薄膜に対し、成膜条件の最適化や成膜後のアニール処理などによって単結晶化しようという研究である。本申請研究ではSEM-EDX 分析により、薄膜の表面・断面形状とFe 元素の分布を調べた。

２．実験（Experimental）
利用した装置：電子顕微鏡 低真空分析走査電子顕微鏡(SEM)/Hitachi SU6600
試料：SiO2ガラスあるいはSi(100)基板上に成膜したFe添加AlN。Fe濃度が低く(～5at%)、c軸配向した薄膜、Fe濃度が高く(～19%)、a軸配向した薄膜、およびこれらの中間の濃度で優先配向を持たない薄膜。
観察内容：as-grown膜とアニールを施した膜について、表面形状観察と断面観察、および組成分析を行った。

３．結果と考察（Results and Discussion）
（論文投稿準備中のため、図は掲載しない。）
Fe濃度（配向性）に関わらず、表面形状は非常に平坦であった。断面構造観察では、優先配向の有無にかかわらず柱状構造をとっていることが分かった。断面に対して組成分析を行ったところ、いずれの薄膜もFeの分布が均一であることが分かった。
1200度でのアニールを行ったa軸配向性薄膜に対して、断面観察および組成分析をしたところ、膜全体に含まれるFe濃度はアニール前後で大きく変化しないものの、その分布には偏りが見られた。X線回折分析の結果は、a軸配向性ウルツ鉱型結晶であることを示していることから、AlFeN結晶の格子位置からFeが脱離し、偏析し、脱離した部分はa軸配向性を保っていると予測された。その後、放射光実験などでこの予測が正しいことが確かめられた。

４．その他・特記事項（Others）

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) Nobuyuki Tatemizo, Saki Imada, Kizuna Okahara1, Haruki Nishikawa, Kazuki, Tsuruta, Toshiaki Ina, Yoshio Miura, Koji Nishio, and Toshiyuki Isshiki, Scientific Reports, 10, 1819 (2020).

６．関連特許（Patent）
なし