2018 Fiscal Year Research-status Report
Chemical defects of gallium oxide at low oxygen partial pressure and doping for sol-gel thin films
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17K06791
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
大矢 豊 岐阜大学, 工学部, 教授 (80167311)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 酸化ガリウム / 電気伝導度 / 酸素分圧依存性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
酸化ガリウム(99.999%)を成形後1500℃で焼成して棒状に加工し、直流２端子法により電気伝導度を700,、800および900℃で酸素分圧を変えながら測定した。焼成体の気孔率は35％と大きく、焼成体内への雰囲気の拡散は容易と思われる。700℃での電気伝導度は酸素分圧が1気圧の時に約10-5 S/cmで800℃では約一桁大きくなったが900℃では800℃より若干大きくなる程度であった。いずれの温度でも酸素分圧が1気圧から10-5 気圧とそれより低い段素分圧で傾きが異なり、低酸素分圧側では電気抵抗の酸素分圧依存性が小さくなった。いずれも酸素分圧が低くなると電気抵抗が大きくなるｎ型酸化物半導体の特性を示した。また、雰囲気の酸素分圧を変えた後の電気伝導度変化は急激な変化とその後のゆっくりとした変化があり、800℃では10時間以上経ても変化は続いていた。このゆっくりとした変化は900℃の時の方が長時間継続した。
さらに酸化チタンを添加した焼成体も作製して同様の試験を行った。酸化チタンを5％添加して1500℃で焼成すると酸化ガリウム単一相となり、添加した酸化チタンは全て固溶することが分かった。また気孔率は15％であった。この試料を棒状に加工し、800℃で酸素分圧を変えながら伝導度を測定した。酸化チタンを添加すると約1桁電気伝導度が大きくなり、酸素分圧が1気圧では10-3 S/cm であった。電気伝導度はドープしても同様に酸素分圧に依存し、ドープしたチタンイオンからキャリアを生成すると言う機構ではないことが分かった。
硝酸ガリウムを原料として薄膜を作製した。溶液にポリビニルアルコールを添加すると膜厚が厚くなり、室温での比抵抗も小さくなった。薄膜ではチタンドープや窒素中熱処理によって比抵抗を小さくすることはできなかった。
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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
従来の考え方では説明できない非常に興味深い実験結果が得られている。これらに理由が解明できるかははっきりしないが、研究・実験そのものは概ね順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
酸化ガリウムには4配位と6配位の2種類のカチオンサイトがある。チタンをドープした試料のRietveld解析を行いチタンがどちらのサイトに固溶したかを決定する。さらに低酸素分圧で長時間アニールした試料について、XRDおよびTEMによる評価を行い、欠陥の生成について実験を進める。
薄膜について、なぜ比抵抗が大きいかを薄膜の組織をSEMなどで観察して理由を探る。
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Research Products
(3 results)
