Identification of dislocation structures for improvement of crystal quality in beta-gallium oxide

• Project/Area Number: 25K08499
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 30010:Crystal engineering-related
• Research Institution: Japan Fine Ceramics Center
• Principal Investigator: 菅原 義弘 一般財団法人ファインセラミックスセンター, その他部局等, 上級研究員 (70466291)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石川 由加里 一般財団法人ファインセラミックスセンター, その他部局等, 特任主幹研究員 (60416196) ; 姚 永昭 三重大学, 研究基盤推進機構, 教授 (80523935)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2027: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2026: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2025: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 酸化ガリウム / 転位 / 透過電子顕微鏡

Outline of Research at the Start

β型酸化ガリウム(β-Ga2O3)は、次々世代パワー半導体として注目されているが、結晶品質向上のためには線状欠陥(転位と呼ぶ)の解析が必須である。β-Ga2O3は単斜晶(非直交座標系)であるため、転位解析には従来法となる明視野・暗視野法だけでは不充分である。本研究では、大角度収束電子線回折法(電子線回折の一種)を用いた転位解析手法を検討し、単斜晶における転位の変位ベクトルの正確な決定法を確立する。そして、手法確立後に明視野・暗視野法も併用して転位の進展方向や許容される転位運動を解明し、転位の種類ごとの構造的な特徴を抽出することにより、β-Ga2O3結晶内に残留する転位の低減指針を見出す。