2016 Fiscal Year Research-status Report
Fabrication of an ultra-wide-band-gap semiconductor having a 7-eV band gap
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16K13673
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
大島 孝仁 佐賀大学, 工学(系)研究科(研究院), 特任助教 (60583151)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 酸化アルミニウムガリウム / 超ワイドギャップ半導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，バンドギャップを7 eVの酸化アルミニウムガリウム混晶に対して，不純物ドーピングにより自由キャリアの生成を試みる．もしキャリアの発現が確認できれば，現在最大のバンドギャップ6.3 eVを持つ窒化アルミ半導体を超える究極の半導体となり，半導体材料開発分野に対して大きなインパクトを与える．
本年度は，まずプラズマ分子線エピタキシー法により，不純物ドーピングの前段階である酸化アルミニウムガリウム混晶薄膜の作製を試みた．このとき当初の計画であったバンドギャップの制御上限が大きな準安定コランダム型だけでなく，準安定スピネル型についても作製を試みた．
コランダム型については，酸化アルミニウムガリウム混晶薄膜を，同じ結晶構造を持つサファイア基板上に直接作製させようと試みた．しかしながら，Al組成の大きな混晶薄膜であっても熱力学的に安定なベータガリア型構造に相転移することを確認した．
一方で，スピネル基板を用いて欠陥スピネル構造を持つ酸化アルミニウムガリウム混晶薄膜の作製を試みたところ，全組成範囲で高結晶性薄膜の作製に成功した．これらの混晶薄膜の結晶性は，報告されているコランダム型の混晶薄膜と比較して良好であった．バンドギャップについても約7eVまで拡大できることを確認した．これは，当初予想しえなかった全く新しい発見であり，数少ない全率固溶可能な酸化ガリウム系混晶系として，今後の展開が期待できる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
異動に係る設備立ち上げに時間を要したため実験開始が遅れた．
また，分子線エピタキシー法によるAlGaO薄膜の成長において，コランダム型が安定して作製できなかった．
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| Strategy for Future Research Activity |
研究実績の概要で記載したとおり，分子線エピタキシー法では，コランダム型の酸化アルミニウムガリウム混晶薄膜がサファイア基板上に安定化できなかった．
そこで，今後はまず実績のあるミストCVD法で，コランダム型酸化ガリウムを作製し，そのバッファ層上にバンドギャップ7 eVのコランダム型の酸化アルミニウムガリウム混晶薄膜作製を分子線エピタキシー法で試みる．実現できれば不純物ドーピングも行い電気伝導性の発現を目指す．
一方，高結晶性の欠陥スピネル型酸化アルミニウムガリウム混晶薄膜（最大バンドギャップ約7eV）が分子線エピタキシー法により作製できることが，本研究期間中に明らかになった．そこで，コランダム型だけでなく，欠陥スピネル型でも6 eV強の薄膜を作製し電気伝導性の発現を目指すという可能性も検討したい．
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[Journal Article] Formation of indium-tin oxide ohmic contacts for β-Ga2O32016
Author(s)
Takayoshi Oshima, Ryo Wakabayashi, Mai Hattori, Akihiro Hashiguchi, Naoto Kawano, Kohei Sasaki, Takekazu Masui, Akito Kuramata, Shigenobu Yamakoshi, Kohei Yoshimatsu, Akira Ohtomo, Toshiyuki Oishi, and Makoto Kasu
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Journal Title
Japanese Journal of Applied Physics Selected Topics in Applied Physics
Volume: 55
Pages: 1202B7
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Epitaxial growth and electric properties of γ-Al2O3(110) films on β-Ga2O3(010) substrates2016
Author(s)
Mai Hattori, Takayoshi Oshima, Ryo Wakabayashi, Kohei Yoshimatsu, Kohei Sasaki, Takekazu Masui, Akito Kuramata, Shigenobu Yamakoshi, Koji Horiba, Hiroshi Kumigashira, and Akira Ohtomo
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Journal Title
Japanese Journal of Applied Physics Selected Topics in Applied Physics
Volume: 55
Pages: 1202B6
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] ITO ohmic contacts for β-Ga2O32016
Author(s)
Takayoshi Oshima, Ryo Wakabayashi, Mai Hattori, Akihiro Hashiguchi, Naoto Kawano, Kohei Sasaki, Takekazu Masui, Akito Kuramata, Shigenobu Yamakoshi, Kohei Yoshimatsu, Akira Ohtomo, Toshiyuki Oishi, and Makoto Kasu
Organizer
German-Japanese Gallium Oxide Technology Meeting 2016
Place of Presentation
Berlin, Germany
Year and Date
2016-09-07 – 2016-09-09
Int'l Joint Research
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