2020 Fiscal Year Final Research Report

Bottom up creation of singularities by utilization of equilibrium and non-equilibrium crystal growth from vapor phase

Planned Research

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Project Area	Materials Science and Advanced Elecronics created by singularity
Project/Area Number	16H06417
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Science and Engineering
Research Institution	Tokyo University of Agriculture and Technology
Principal Investigator	Kumagai Yoshinao 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 卓越教授 (20313306)
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) 小西敬太東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 特任助教 (50805257)
Project Period (FY)	2016-06-30 – 2021-03-31
Keywords	Ⅲ族セスキ酸化物半導体結晶 / 安定相 / 準安定相 / 熱平衡成長 / 非熱平衡成長 / ミスト化学気相堆積法 / ハライド気相成長法
Outline of Final Research Achievements	It has been known that the group-III sesquioxide semiconductor crystals (Ga2O3, In2O3, and Al2O3) each have one stable phase and multiple metastable phases (polymorphs). In order to fabricate a device using these crystals, it is inevitable to clarify the key conditions for the growth of stable and metastable phases and to elucidate the characteristics of each phase. In this study, these crystals were grown on a variety of substrates (sapphire, GaN, and Ga2O3) by multiple chemical vapor deposition (CVD) methods such as mist CVD and halide vapor phase epitaxy (HVPE). A series of results revealed that growth of metastable phases occurs due to the constraints of the lattice structure of the substrates and molecular structure of the source gases under non-thermal equilibrium. This guideline has paved the way for various device applications.
Free Research Field	結晶成長
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究が対象としたⅢ族セスキ酸化物半導体結晶群は、その大きなバンドギャップから近年、省エネ、低炭素社会構築のキーとなる低電力ロスのパワーデバイス開発用材料として注目されている。この材料系には、一つの安定相と複数の準安定相（多形）が存在するという特異性があり、その制御を達成し、それぞれの相の物性を解明することは学術的のみならず、社会的・産業的にも大きな意義がある。本研究の成果の一部は実際に産業界で利用されるに至っており、本材料系の進展に大きく貢献した。