2016 Fiscal Year Research-status Report
高温熱処理アルミナ超薄膜による絶縁体／窒化インジウムアルミニウム界面の制御と応用
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15K04672
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
赤澤 正道 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 准教授 (30212400)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 窒化インジウムアルミニウム / アルミナ / 二酸化シリコン / MOS構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年に引き続き、絶縁体としてSiO2を取り上げ、InAlNとの界面の制御について検討した。プラズマCVDにより形成したSiO2とInAlNの界面においては、InAlNの最表面（0.3nm程度）が酸化されてしまうことが光電子分光法（XPS）による分析により分かった。このような酸化は、制御されずに引き起こされたものなので、界面の化学結合の乱れを引き起こし、界面準位の発生につながるものと考えられる。これを抑制するために、2nmの厚さのAl2O3層を挿入したところ、若干の界面準位低減を達成することができた。一方、界面の酸化が整然と進行した場合には界面での化学結合の乱れが低減し、界面準位密度が低減する可能性があると考え、プラズマCVD SiO2堆積前にInAlN表面をN2Oプラズマにより酸化する方法について検討した。N2Oプラズマ酸化により、InAlN表面にはInとAlの酸化物が生成され、Nの酸化物は見られなかった。酸化時間を変えて酸化層の形成を行ったところ、酸化時間が長すぎると表面のストイキオメトリーが乱れ、界面準位の増加につながることが分かった。酸化時間最適化の結果、最適条件においては界面準位密度が大幅に低減することがわかった。具体的には、伝導帯下端より0.3eV程度のエネルギー位置において、界面準位密度は10＾11 /cm＾2/eV以下となることがわかった。最適化された条件においては、酸化層とInAlNとの界面における化学結合の乱れが低減され、界面準位密度が低減したものと考えられる。以上のように、界面準位の発生機構として、界面における化学結合の乱れを考えることにより、得られた結果を統一的に説明することができる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究において最も重要な事項となるSiO2とInAlNとの界面の制御について有用な知見が得られ、大幅な界面準位低減に成功した。その機構についても、界面における化学結合の乱れについて考えることで、統一的な説明ができる。したがって、おおむね順調な進展と判定できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
新たな界面制御方法の開発により、大幅な界面準位の低減に成功したが、伝導帯下端付近においては依然として界面準位が存在していた。これを解決する手段として熱処理に対する特性の変化についての検討を行っておらず、熱処理条件を最適化していない。今後この点について検討していく予定である。
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| Causes of Carryover |
残額が少額となったため、基金の利点を活かし、予算消化するよりも次年度の予算と合わせて有効に使うため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
消耗品の購入に使う。
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