2018 Fiscal Year Research-status Report
全て酸化物からなる新規ワイドバンドギャップヘテロｐｎ接合作製のための基盤技術開発
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17K05042
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| Research Institution | Ishinomaki Senshu University |
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Principal Investigator |
中込 真二 石巻専修大学, 理工学部, 教授 (60172285)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安田 隆 石巻専修大学, 理工学部, 教授 (90182336)
矢野 浩司 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (90252014)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 酸化ガリウム / 酸化ニッケル / 結晶配向性 / ヘテロ接合ダイオード / スイッチング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
NiOとβ-Ga2O3の間の結晶配向関係を明らかにする目的に関しては、29年度に(100), (-201)及び(010) β-Ga2O3基板上のNiOの結晶配向性を明らかにした。両者は、基板方位が異なってもNiO [011] (100) // β-Ga2O3 [001] (100)を満たす同じ位置関係でNiO配向膜が形成されることがわかった。30年度は、上記の確認を進めると共に、(001) β-Ga2O3基板上のNiOの結晶配向性について調査して、やはり上記の関係が保たれていることを確認した。この結果はこれまでの結果も交えて第66回応用物理学会において報告した。β-Ga2O3基板の方位によらずNiOとβ-Ga2O3の間の同じ結晶関係が保たれることから、どの方位のβ-Ga2O3基板も使用可能であることも含めて両者が高い親和性をもつヘテロ接合となりうることを示す結果となり、両者間のヘテロデバイス作成にとって有意義な知見となった。
NiOとβ-Ga2O3に基づくヘテロpn接合ダイオードについては、室温から500℃までのスイッチング動作の温度依存性の評価を行った。500℃でも1μ秒以下の順逆回復が実現され、温度増加に伴う回復時定数の増加によってスイッチング損失が増加することを実験的に明らかにし、第79回応用物理学会秋季学術講演会において報告した。
研究分担者の安田は、ゾル・ゲルディップ法によるNiO薄膜の作成を試み、その成果を第79回応用物理学会秋季学術講演会において発表した。
研究分担者の矢野は、NiOとβ-Ga2O3からなるヘテロpn接合ダイオードモデルによるシミュレーションを行い、n形β-Ga2O3からp形NiOへの電子注入が支配的であり、NiO層の厚さとキャリア寿命がターンオフ波形に影響することを示している。
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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
β-Ga2O3基板上のNiO薄膜については、29年度までに調べられていた(100), (-201),(010)面β-Ga2O3基板上のNiOの結晶配向性に加えて、(001) β-Ga2O3基板上のNiOについても調べて両者の結晶配向関係を総合的に説明できるレベルまで到達した。本件について応用物理学会で発表し、論文投稿に関しても準備中である。
NiOに関しては、ゾル・ゲルディップ法による成膜も試みており、これまで得られている知見と比較する形で検討している。
NiOとβ-Ga2O3に基づくヘテロpn接合ダイオードについては、500℃までの高温下において1μ秒以下のスイッチング特性が得られており、NiO/β-Ga2O3接合ダイオードの高温動作の可能性を示す結果となった。
また、NiO/β-Ga2O3接合ダイオードのスイッチング特性（回復特性）に及ぼすキャリア寿命とNiO層の厚さの影響についてシミュレーションによって検討し、今後のダイオード試作の指針を与える結果を得た。
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| Strategy for Future Research Activity |
β-Ga2O3基板上のNiO薄膜については、追加の断面TEM分析の検討を行ってから論文投稿する計画で、結晶配向に関する部分は概ね計画どおり完了する。一方、ヘテロpn接合ダイオードについては試作条件の検討を行いながら、試作、評価、検討を繰り返し行っていく。その際、30年度にシミュレーションで得られた知見を生かして試作を行うことで、NiO/β-Ga2O3接合ダイオードのもつポテンシャルを示すことができると考えている。
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| Causes of Carryover |
（理由）分析に適した測定用試料が用意できなかったため、当初予定していた一部の外部委託の分析を行わなかった。そのため主に分析費用分が残る結果となった。
（使用計画）当初の31年度研究費に充当して、分析費用や研究消耗品等に使用する。
31年度はダイオードの試作・評価を繰り返し行う必要がある。初期段階で結晶配向に関する部分の論文投稿を行い、主にダイオードの試作研究を行って成果を発表する予定である。
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