2004 Fiscal Year Annual Research Report
非平衡透明酸化物のパラレル合成による光・電子・磁気機能の高効率探索とデバイス実証
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14GS0204
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
川崎 雅司 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (90211862)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川添 良幸 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (30091672)
福村 知昭 東北大学, 金属材料研究所, 講師 (90333880)
松倉 文礼 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (50261574)
阿藤 敏行 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (40241567)
大谷 啓太 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (40333893)
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| Keywords | 結晶工学 / ワイドギャップ光学体 / 酸化物半導体 / トランジスタ / スピントロニクス / セラミックス / 光物性 / コンビナトリアル |
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| Research Abstract |
本研究では、透明酸化物半導体に関して、光・電子・磁気機能を念頭にパラレル合成技術を駆使して新材料の探索やデバイス構築を行っている。今年度は、世界初のZnOのp型化と発光ダイオード(LED)による検証に成功したことがハイライトである。
(1)光機能:温度傾斜法を用いたパラレル合成でアクセプターの窒素濃度を制御する手法を確立した。さらに、高温成長で実現できる高結晶性薄膜と低温成長で実現できる高窒素濃度薄膜の利点を両取りすべく15nmぐらいの周期で両方のプロセスを繰り返す反復温度変調法を考案した。本手法により、10^<16>〜10^<17>cm^<-3>の正孔濃度を有するp型ZnOを再現性良く作製することに成功し、pnホモ接合からの電流注入発光を観測した。今後の改良点として、p型ZnOの正孔濃度の10^<18>cm^<-3>以上への増強と、(MgZn)Oのp型化による伝導帯へのバンドオフセット形成により、電子のp型層への注入を抑制してi型ZnOにおける発光を増強する必要がある。
(2)電子機能:格子整合エピタキシャル界面をチャネル・ゲート界面としたZnOのFETの作製に成功した。電界効果移動度は70cm/Vsに達した。本研究により、多結晶ZnOチャネルの粒界における移動度抑制効果が実証できたとともに、多結晶チャネルの粒界修飾によるデバイス特性向上への指針が明らかとなった。
(3)磁気機能:アナターゼとルチルの両方の構造のCoドープTiO_2について、磁気光学効果を系統的に測定した、Co濃度や電子濃度の増大とともに系統的に磁気光学効果が増大した。今後は、スピントンネル接合など、スピン注入デバイスによるスピン偏極の実証に挑戦する。
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