2018 Fiscal Year Annual Research Report
室温でのレーザー励起結晶成長による特異な高濃度不純物ドーピングと新機能酸化物創製
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18H01702
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
吉本 護 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (20174998)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | Ga2O3 / エキシマレーザー照射 / 固相エピタキシャル成長 / PLD / 非晶質薄膜 / ワイドギャップ半導体 / 高濃度不純物ドーピンブ / 紫外発光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度研究では、紫外パルスレーザー照射による室温下単結晶薄膜固相成長、または単結晶基板の原子レベル平坦化や緩衝層などを利用したパルスレーザー堆積法（PLD）による非平衡的な単結晶薄膜室温プロセスを駆使し、高温では不可能な超高濃度不純物を含有させた熱力学的に準安定な酸化物系薄膜を合成することで、電子あるいは正孔の異常ドーピングを誘発し、Ga2O3などのワイドギャップ半導性酸化物において、新規なp-n制御や電磁気機能を有した材料を創製することを目的として、主に、Ga2O3やV2O5酸化物薄膜を対象として成膜、および評価を行った。
高温基板上堆積の酸化物薄膜が含有できる不純物濃度は熱力学的に制限され易いが、本研究では室温付近で準安定相の結晶性薄膜を合成することで、偏析させることなく熱力学的限界を打破した高濃度不純物をドーピングさせることを研究の特徴とするが、本年度の研究において、サファイア基板上にPLD堆積したGa2O3非晶質薄膜に対し、基板裏側から紫外パルスエキシマレーザーを照射して固相エピタキシャル成長を達成した。高分解能TEM解析から室温結晶成長が薄膜／基板界面から起こることを見出した。
一方、V2O5系酸化物半導体薄膜の作製において、PLD成膜した非晶質V2O5薄膜が不純物ドーピングなしでもｐ型半導体特性を示すことを初めて見出した。通常のV2O5系酸化物はn型半導体であるので、今回の特異な電子特性は、今後の研究展開に有用な知見を提供してくれた。
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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
研究途中で、成膜装置や膜評価装置の故障があり、当初の見込みよりも研究成果が出ないのではと危惧されたが、実験遂行の工夫を重ね、効率的な研究遂行を実施した結果、種々の興味ある研究結果とおおむね期待通りの成果を挙げることができている。従って、おおむね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
*前年度に得られた成果をベースにして、サファイア基板上での紫外エキシマレーザー照射による種々のワイドギャップ酸化物薄膜の室温固相エピタキシャル成長のための成膜パラメーターや結晶化条件の最適化を図り、電子特性制御のための高濃度不純物ドーピングによる高結晶性酸化物半導体薄膜のの構築と物性制御を系統的に調べる。
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Research Products
(14 results)
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[Journal Article] Construction of a lattice constant in an epitaxial magnesium oxide film deposited on a silicon substrate2019
Author(s)
Satoru Kaneko, Takashi Tokumasu, Yoshimi Nakamaru, Chiemi Kokubun, Kayoko Konda, Manabu Yasui, Masahito Kurouchi, Musa Can, Shalima Shawuti, Rieko Sudo, Tamio Endo, Shigeo Yasuhara, Akifumi Matsuda, and Mamoru Yoshimoto
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Journal Title
Jpn. J. Appl. Phys. Vol.58 (2019)
Volume: 58
Pages: SAAD06-1,06-4
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Tuning of structural, optical band gap, and electrical properties of room-temperature-grown epitaxial thin films through the Fe2O3:NiO ratio2019
Author(s)
Okkyun Seo, Akhil Tayal, Jaemyung Kim, Chulho Song, Yanna Chen, Satoshi Hiroi, Yoshio Katsuya, Toshiaki Ina, Osami Sakata, Yuki Ikeya, Shiori Takano, Akifumi Matsuda, and Mamoru Yoshimoto
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 9
Pages: 4309-1, 4309-9
DOI
Peer Reviewed
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