2006 Fiscal Year Annual Research Report
ヘリコン波励起プラズマスパッタ法による酸化物半導体・誘電体エレクトロニクスの展開
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16360146
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
秩父 重英 筑波大学, 大学院数理物質科学研究科, 助教授 (80266907)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上殿 明良 筑波大学, 大学院数理物質科学研究科, 助教授 (20213374)
末益 崇 筑波大学, 大学院数理物質科学研究科, 助教授 (40282339)
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| Keywords | ヘリコン波励起プラズマ / 酸化亜鉛 / 誘電体酸化物 / 透明導電膜 / 分布ブラッグ反射鏡 / エピタキシャル成長 / 多層構造 / 酸化マグネシウム亜鉛 |
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| Research Abstract |
ヘリコン波励起プラズマスパッタ(HWPS)法を用いた酸化物エレクトロニクス開拓を目指し、他結晶の堆積は勿論のこと半導体単結晶のエピタキシャル成長、誘電物質の堆積と層構造形成、金属酸化物の堆積など多岐に渡るマテリアルデザインを行い、以下の成果を得た。
(1)HWPSによる半導体エピタキシャル成長法(HWPSE)を用いたMgZnO/ZnO構造の形成と紫外線発光デバイスへの展開を図るべく、ZnOおよびMgZnOエピタキシャル成長における「高温熱処理自己緩衝層(HITAB)」の挿入効果を明らかにした。500-600℃程度の低温で約100nm程度のZnO、MgZnOを堆積後、高温(900℃-1000℃)で1時間熱処理することにより表面の平坦なHITABが形成できることがHWPSEおよびレーザMBE薄膜において確認できた。その機構は表面でのマストランスポートが支配的である。HITABの上に成長したZnO薄膜は、低温において自由励起子構造が分離観測できるフォトルミネッセンスを呈した。また、MgZnO薄膜の品質も向上することが明らかになった。
(2)太陽電池等の透明導電膜としてITOやAl,Ga添加ZnO多結晶をHWPS堆積した。III族ドナー不純物をAlからGaに変えたZnO:Ga堆積においても、ZnO:Al同様10^<20>cm^<-3>台の電子密度を実現できた。また、吸収層であるCuGaInSe_2のセレン化成長においては混晶の制御に成功した。
(3)波長366nmに中心波長を持ち、反射率が95%以上となる帯域幅が80nmに及ぶSiO_2/ZrO_2誘電体多層膜分布ブラッグ反射鏡(DBR)の形成に、反応性HWPS(R-HWPS)法を用いて成功した。
(4)Cu、Alの金属ターゲットと酸素ガスを用いたR-HWPS法と、CuAlO_2焼結ターゲットを用いたHWPS法によりデラフォサイト構造p型CuAlO_2透明導電膜の形成を行った。
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