・減圧CVDによるグラフェンの直接成長

減圧CVD用の特別の装置を作製し、アルコールを炭素原料にし、サファイア基板上の
グラフェンの直接成長に関し研究しています。
グラフェンの成長は、2次元核形成モードで進み、サファイア上のグラフェン核の生成、
核の拡大、核の結合と、結晶成長の教科書にあるように典型的な成長様式が実現します。
おのおのの核の結合による平坦なグラフェン層の形成にもすでに成功し、グラフェン上
での2次元核の発生などを始め、興味深いエピタキシャル成長の様子も観察されています。
目下、グラフェン層の品質向上に努めています。

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・析出法によるグラフェンの直接成長

タングステンキャップ層/Ni触媒層/アモルファスカーボン層をサファイア基板上に蒸着し、
グラフェンの析出成長をおこなっています。
その結果、Ni触媒層とサファイア基板との界面に、グラフェン層を析出成長することに成功
しています。
通常はサンプル表面にグラフェンが析出しますが、タングステンキャップ層がサンプル表面
側へのグラフェンの析出を抑制し、その結果、サファイア基板側へのグラフェンの析出を可
能としました。
タングステンキャップ層の析出抑制効果は再現性が良く安定しており、タングステンキャ
ップ層を必要な形状にパターニングすれば、その形状のパターングラフェンを成長するこ
とが出来ます。

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・GaAsの液相成長(LPE)を用いたマイクロチャンネルエピタキシー

Si基板上のGaAs層の無転位化を目指し、LPEを用いたGaAsのマイクロチャンネルエピタキ
シーを研究しました。
過飽和度を低く抑えることにより、成長層上面での2次元核の発生を抑制し、縦方向成長を
抑制します。
さらに、横方向の成長はマイクロチャンネルの方向を成長側面に荒れた面が形成するように
し、促進します。
その結果、縦横比が約70となる非常に平坦な横方向成長に成功するに至っております。
同時に、LPE固有のエッジ効果をマスクパターンの形状を工夫により抑制するなど、
種々の工夫を凝らしております。

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・GaNの低角入射マイクロチャンネルエピタキシー（LAIMCE）

分子線成長（MBE）による選択成長性を改善するために、
有機金属原料とアンモニアを用いたMOMBEによりGaNを成長しています。
さらに、横方向成長をMBEにより実現するために、分子線を基板に対し低角で供給しています。
その結果、成長速度の垂直成分に対し、水平方向を大きくすることが可能となり、良好な横
方向成長が達成されます。
さらに、a面GaNテンプレート基板を用いることにより、成長上面に平坦な面が形成しやすく
なり、面間拡散も成長上面から成長側面へ向くように成長条件を調整した結果、大きな横方
向成長を得ています。
a面は非極性面であるので分極の影響がなく、発光デバイスの特性が向上することが期待されます。

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・GaNの電流制御型液相成長（LPEE）によるマイクロチャンネルエピタキシー

ナトリウムなどの大気にふれると発火するような取り扱いにくい材料を使わず、かつ大気圧
でおこなうLPEによりGaNの横方向成長を試みています。溶液中へのN原子の溶解度が低いた
め、成長速度が遅くなるのを溶液に電流を流すLPEEを用いることにより改善しています。
さらに、メサ状に加工したテンプレート基板を用いることにより、上下方向の成長がほぼ抑制
された極めて平坦性の高い横方向成長が実現しています。

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・無転位GaAs/Si領域を用いたレーザーの作製

LPEを用いたGaAsマイクロチャンネルエピタキシーによるSi基板上の無転位領域を用い、
GaAlAs系レーザーアレイを作製したところ、レーザー発振（室温パルス）を確認できています。
目下、Si基板上の面発光レーザーの作製にも努めています。

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