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Single crystal growth of Gallium Nitride by slow-cooling of its congruent melt under high pressure

高圧下での融液徐冷却による窒化ガリウム単結晶育成

内海 渉; 齋藤 寛之; 金子 洋*; 桐山 幸治*; 青木 勝敏

Utsumi, Wataru; Saito, Hiroyuki; Kaneko, Hiroshi*; Kiriyama, Koji*; Aoki, Katsutoshi

高圧下においてその融液を徐冷することによって、GaN単結晶を合成することに成功した。その場X線観察によって、6万気圧以上の圧力下ではGaNの高温での分解が抑制され、一致溶融液体を得られることが初めて確認された。この知見に基づき、キュービックアンビル型高圧装置を用いて、6.5万気圧,2400$$^{circ}$$Cから温度を下げることによってGaN単結晶が得られた。この結晶はロッキングカーブ半値幅が30秒以下であり、転位密度が小さいことを示唆している。

We were successful in synthesizing single crystals of GaN (Gallium Nitride) by slow cooling of its congruent melt under high pressure. It was confiremed by in situ X-ray diffraction that applying high pressures above 6.0 GPa completely prevented the decomposition and allowed the congruent melt of GaN at 2220$$^{circ}$$C. Using a cubic-anvil-type large volume high-pressure apparatus and GaN powder as a starting material, single crystal growth was performed by decreasing temperature from 2400$$^{circ}$$C at 6.5 GPa. The X-ray rocking curve of the recovered sample showed very narrow line-width smaller than 30 arcsec, suggesting its low dislocation density.

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