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Development of the Basic technology to fabricate new wide-bandgap hetero pn junction based on all oxide

Research Project

Project/Area Number 17K05042
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Crystal engineering
Research InstitutionIshinomaki Senshu University

Principal Investigator

NAKAGOMI Shinji  石巻専修大学, 理工学部, 教授 (60172285)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 安田 隆  石巻専修大学, 理工学部, 教授 (90182336)
矢野 浩司  山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (90252014)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywords酸化ガリウム / 酸化ニッケル / 結晶配向 / pn接合ダイオード / 結晶配向性 / ヘテロ接合ダイオード / スイッチング / ヘテロ構造 / 結晶工学 / 電子・電気材料 / 電子デバイス
Outline of Final Research Achievements

Cubic NiO thin films formed on monoclinic β-Ga2O3 substrates and monoclinic β-Ga2O3 thin films formed on cubic MgO (substitution of NiO) substrates were studied. The crystal orientation relationship between NiO and β-Ga2O3 was declared. For every cases, the relation of NiO (100)[011] //β-Ga2O3 (100)[001] was confirmed.
The hetero pn junction diodes based on NiO and β-Ga2O3 were fabricated. Rectification property and reverse breakdown voltage of about 1000V were achieved in the diode.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

酸化ガリウムは次世代のパワーデバイス用材料として注目されているが、p形ができないため、デバイス構造が制限されている。p形伝導性を示す酸化ニッケルがpn接合を作るための有望な候補であり、ワイドバンドギャップのp形金属酸化物を使えるようにする価値は高い。
本研究では、ヘテロ接合を作るための結晶配向性に着目し、両者がどのような方向でも高い親和性をもつことを示した。さらに、酸化ガリウムと酸化ニッケルに基づくヘテロpn接合ダイオードを実現し、その高い性能を実証した本研究の意義は大きい。

Report

(5 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Crystal Orientation of Cubic NiO Thin Films Formed on Monoclinic β-Ga2O3 Substrates2019

    • Author(s)
      Shinji Nakagomi, Takashi Yasuda, Yoshihiro Kokubun
    • Journal Title

      Physica Status Solidi B

      Volume: Early view Online Issue: 5

    • DOI

      10.1002/pssb.201900669

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Crystal orientation of monoclinic β-Ga 2 O 3 thin films formed on cubic MgO substrates with a γ-Ga 2 O 3 interfacial layer2017

    • Author(s)
      Nakagomi Shinji、Kokubun Yoshihiro
    • Journal Title

      Journal of Crystal Growth

      Volume: 479 Pages: 67-74

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2017.09.028

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] (001) β-Ga2O3基板上に形成したNiO薄膜の結晶配向性2019

    • Author(s)
      中込真二,安田隆,國分義弘
    • Organizer
      第66回応用物理学会春季学術講演会, 9p-S011-5
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] ゾル・ゲルディップ法によるNiO薄膜の作成2018

    • Author(s)
      安田隆,後藤宗久,中込真二
    • Organizer
      第79回応用物理学会秋季学術講演会, 19p-PB8-19
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] NiO/β-Ga2O3ヘテロ接合ダイオードのスイッチング応答の温度依存性2018

    • Author(s)
      中込真二,菊地賢太郎,矢野浩司, 國分義弘
    • Organizer
      第79回応用物理学会秋季学術講演会, 21p-331-1
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] β-Ga2O3基板上に形成したNiO薄膜の結晶配向性2018

    • Author(s)
      中込真二,安田隆,國分義弘
    • Organizer
      第65回応用物理学会春季学術講演会 、講演要旨集20a-E201-8, 「早稲田大学 西早稲田キャンパス」
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] NiO/β-Ga2O3ヘテロ接合フォトダイオードの紫外線検出特性2018

    • Author(s)
      中込真二,佐々木光,目黒真也,國分義弘
    • Organizer
      第65回応用物理学会春季学術講演会、講演要旨集20a-E201-9, 「早稲田大学 西早稲田キャンパス」
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] (111) MgO基板上に形成したβ-Ga2O3薄膜の結晶配向性2017

    • Author(s)
      中込真二,安田隆,國分義弘
    • Organizer
      第78回応用物理学会秋季学術講演会、講演要旨集7p-C17-7, 「福岡国際会議場」
    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2022-01-27  

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