2018 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Materials Science and Advanced Elecronics created by singularity |
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| Project/Area Number |
16H06414
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
藤岡 洋 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (50282570)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
徳本 有紀 東京大学, 生産技術研究所, 講師 (20546866)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 特異構造 / 結晶工学 / 窒化物半導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、パルス励起堆積法と呼ばれる非平衡下での結晶成長の新手法を用いて、0次元から3次元までの任意の形状の特異構造を結晶中に形成する技術を開発することである。従来手法ではシャッターなどの機械的部品を用いて原料供給を制御していたため1原子層程度(1秒)の制御しかできなかったが、本計画研究代表者グループにおいて開発されたパルス励起堆積法を用いれば、高い励起(非平衡)状態にある原料の供給を電気的パルスによって1000万分の1原子層(100ナノ秒)の制度で制御できる。本研究では、このパルス励起堆積法を用いた非平衡状態の時間ドメイン制御と、自己組織化ボトムアップおよびトップダウンリソグラフィといった技術と組み合わせることによって、特異構造形成技術を開発する。
平成30年度は前年度までに確立した高濃度不純物ドーピング技術を用いて、特異構造窒化物結晶の素子実装に注力した。Si濃度が1x10^21/cm^3と極めて高いn型GaN結晶を窒化物LED上のトンネル接合コンタクトとして利用したところ、従来構造に比べて寄生抵抗が大幅に低減することが分かり、素子特性の向上を実現した。さらに、この技術をAlN結晶成長にも展開し、SiドープAlN薄膜を作成したところ、良好なn型伝導性が実現し、その電子移動度は最大で141cm^2/(Vs)という高い値が得られることが分かった。パルススパッタ法を用いた不純物ドーピング技術はGaNだけでなくAlN結晶成長においても有効であり、特異構造窒化物結晶作製技術の適用範囲が広がったといえる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度は結晶成長技術の精緻化が進み、特異構造窒化物結晶の素子実装に成功した。また本技術をAlN結晶成長にも新たに展開し、n型AlN結晶の電気特性に関する知見を得た。よって、当初の計画以上に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに確立した非平衡結晶成長技術を、ナノ加工基板上自己組織化ボトムアップ技術やリソグラフィトップダウン技術と融合する。ボトムアップ技術では、ナノレベルに加工された基板上において、表面エネルギーやステップ間相互作用エネルギーなど自然の持つ力を利用して、0～3次元の特異構造を導入する。トップダウン技術では、微細加工技術を駆使して上記ボトムアップ技術を実現するためのナノ構造を形成し、この構造非平衡成長技術と組み合わせることによってエッジ部などに特異構造を導入していく。
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