2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of diamond electron device using III-nitride nanolaminate singularity structure
| Project Area | Materials Science and Advanced Elecronics created by singularity |
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| Project/Area Number |
16H06419
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
小出 康夫 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, グループリーダー (70195650)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
劉 江偉 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 独立研究者 (30732119)
廖 梅勇 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主幹研究員 (70528950)
井村 将隆 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主任研究員 (80465971)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | ダイヤモンド / III族窒化物 / ヘテロ接合 / ナノラミネート構造 / 電界効果トランジスタ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度最終年度の成果を統括すると以下の通りとなる。
(1)2019年度までに立ち上げた原子層堆積(ALD)型MOVPE法により、TMA、TMG、およびNH3それぞれを簡潔的にパルス供給することによるAlNおよびGaNの原子層堆積法を確立した。AlxGa1-xN(0<x<1)混晶膜の固相組成は、パルス時間のみの制御で全組成の成長が可能であり成長の制御性に優れる。AlN、GaN、およびAlxGa1-xN(0<x<1)の1分子層成長の実現は、エリプソメトリ法により可視光反射強度のステップ状変化をその場モニターすること、および成長後に測定された膜厚およびステップ数から確認された。更に、Si(100)基板上に[AlN(0.2nm)/GaN(0.04nm)]（250対）のナノラミネート膜を成長させ、同程度膜厚のAlN単層膜に比べて3.6倍の誘電率増加を観測し、III族窒化物半導体のナノラミネート膜における誘電率の増大効果を世界で初めて確認した。ナノラミネート膜のSTEM観察から不均一な層状成長が見られ、誘電率増大効果に寄与している可能性も見出した。
(2)2019年度までに当新学術領域科研費内海外共同研究促進プログラムによるテキサス大ダラス校Auciello教授との共同研究通して、開発したALD法によるTiOx[x nm]／AlOx[y nm]（x, y = 1～2 nm）ナノラミネート膜をゲート構造に応用したダイヤモンドMOSFETを試作し、ドレイン電流50mA/mm程度のトランジスタ特性を得ることに成功し、ゲート比誘電率70を達成するともにナノラミネート構造の有効性を初めて実証した。
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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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[Journal Article] Enhancing Delta E Effect at High Temperatures of Galfenol/Ti/Single-Crystal Diamond Resonators for Magnetic Sensing2020
Author(s)
Zilong Zhang, Haihua Wu, Liwen Sang, Yukiko Takahashi, Jian Huang, Linjun Wang, Masaya Toda, Indianto Mohammad Akita, Yasuo Koide, Satoshi Koizumi, Meiyong Liao
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Journal Title
ACS Applied Materials & Interfaces
Volume: 12
Pages: 23155-23164
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Coupling of magneto-strictive FeGa film with single-crystal diamond MEMS resonator for high-reliability magnetic sensing at high temperatures.2020
Author(s)
Z. Zhang, Y. Wu, L. Sang, H. Wu, J. Huang, L. Wang, Y. Takahashi, R. Li, S. Koizumi, M. Toda, I. M. Akita, Y. Koide
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Journal Title
Materials Research Letters
Volume: 8
Pages: 180-186
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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