2020 Fiscal Year Annual Research Report
Bottom up creation of singularities by utilization of equilibrium and non-equilibrium crystal growth from vapor phase
| Project Area | Materials Science and Advanced Elecronics created by singularity |
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| Project/Area Number |
16H06417
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
熊谷 義直 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 卓越教授 (20313306)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村上 尚 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90401455)
山口 智広 工学院大学, 先進工学部, 准教授 (50454517)
富樫 理恵 上智大学, 理工学部, 助教 (50444112)
後藤 健 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50572856)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | Ⅲ族セスキ酸化物半導体 / 安定相 / 準安定相 / 熱平衡 / 非熱平衡 / ハライド気相成長法 / ミスト化学気相堆積法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機金属気相成長（MOVPE）法とトリハライド気相成長（THVPE）法による安定相β酸化ガリウム（β-Ga2O3）成長技術を開拓した。MOVPE成長では、トリエチルガリウムと酸素を原料ガスとした場合の熱力学解析結果に基づき成長実験を行った。結果、800～1000℃でβ-Ga2O3の成長が確認され、十分な酸素供給により成長膜の炭素汚染が抑制されることも分かった。THVPE成長では、GaClを原料とするハライド気相成長（HVPE）法に代わり、新規原料分子GaCl3を用いる成長を試みた。GaCl3を用いることで気相反応によるGa2O3粉体生成が抑制され、大きな成長速度でも均一かつ高純度なβ-Ga2O3層が成長可能となった。
酸化インジウム（In2O3）の成長では、ミスト化学気相堆積（mist-CVD）法およびHVPE法を用い成長を実施した。c面サファイア基板上にmist-CVD成長した準安定相α-In2O3層の極微構造解析により、コラム構造のα-In2O3成長、コラム成長による転位フィルタリング効果でコラム内が無転位になることを解明した。また、原料を再選定し、移動度200 cm^2/Vs以上、キャリア密度10^18 /cm^3未満に電気的特性を向上させることができた。HVPE成長では、c面サファイアのオフ基板上で安定相c-In2O3単結晶層が得られるようになったので、デバイス作製を目指して水素雰囲気異方性エッチング（HEATE）法による加工を試み、ドロップレットフリーかつナノオーダーの加工を達成した。熱力学解析の併用で、Ⅲ族セスキ酸化物結晶のエッチング挙動の統一的知見も得られた。最終的に、c-In2O3層上にTi/Auオーミックコンタクト、Pt/Ti/Auショットキー電極を形成してショットキーバリアダイオードを試作し、整流性を確認した。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] Epitaxial mist chemical vapor deposition growth and characterization of α-In2O3 films on α-Al2O3 substrates2021
Author(s)
Tomohiro Yamaguchi, Takahiro Nagata, Subaru Takahashi, Takanori Kiguchi, Atsushi Sekiguchi, Takeyoshi Onuma, Tohru Honda, Ken Goto, Yoshinao Kumagai, Kentaro Kaneko, Shizuo Fujita
Organizer
The 8th Asian Conference on Crystal Growth and Crystal Technology (CGCT-8)
Int'l Joint Research
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