2020 Fiscal Year Annual Research Report
ミストCVDによる超広バンドギャップ酸化物量子素子創出の為のナノ構造制御基礎研究
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18H01873
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| Research Institution | Kochi University of Technology |
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Principal Investigator |
川原村 敏幸 高知工科大学, システム工学群, 教授 (00512021)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ミストCVD / ミスト流 / 装置試作 / 超高品質化 / 反応制御 / デバイス試作 / α-Ga2O3 / 反応メカニズム解明 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
世界的な安心・安全な生活環境の確立と、超高速・超大容量化する情報化社会への対応等を、地球環境保護を確保して達成させる事を目的に、① 本質的に環境負荷の小さな大気圧下溶液系機能膜形成手法「ミストCVD」を用いて、② 超ワイドバンドギャップ金属酸化物薄膜の高品質化手段・性質制御手段を追求し、③ 超ワイドバンドギャップ金属酸化物量子デバイスの開発、を目標とした研究開発を行っている。具体的にはミストCVDによるα-Al2(1-x)Ga2xO3系深紫外発光素子と高移動度トランジスタ(HEMT)の作製であり、それらの高性能化のため、機能膜を高品質化(結晶・配向性向上、膜内欠陥・転移の特定・低減)する術および性質(組成や伝導・導電性)を高度に制御する術を追求している。
昨年度は、出発原料や支援剤がα-Ga2O3薄膜の特性にどのような影響を及ぼすのかの調査に加え、バンドギャップエンジニアリングを目的としたAlとの混晶薄膜(α-Al2(1-x)Ga2xO3)形成に対しても支援剤の効果の可否について調査をした。また、レーザー干渉リソグラフィを用いた選択的横方向成長(ELO：Epitaxial Lateral Over growth)技術の構築を進め、パターン化された基材上へα-Ga2O3薄膜を形成し、膜中欠陥密度の低減の可能性について確認した。加えて、半自動化用システムプログラムを設計・導入し、傾斜バッファ層形成に備えた。
昨年度初等計画していた内容の一部(④量子井戸形成と評価、⑥ α-Ga2O3系高移動度トランジスタの試作、⑦ 伝導・導電性制御技術)は、新型感染症対策禍の中で断念せざるを得なかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
① 申請時厳密に計画し予算を算出した上で本申請に備えたにもかかわらず交付金を申請額より減額されたので、予算確保の目処が立っておらず、本件に関して壊滅的な遅れが生じている。さしあたって、初年度、高温非対応仕様で半自動化システムの導入、昨年度、半自動化用システムプログラムの導入、をした。
② ①が遅れているので遅れているが、AlとGaとの混晶酸化物の結晶性や膜中成分比などについて調査し、問題の洗い出しを行った。
③ 支援剤導入がGa2O3薄膜特性へ影響を及ぼすことに関して詳しく調査し、出発原料と支援剤どちらも重要で有り、供給量や供給量比に最適な条件があることを昨年度に引き続き調査した。また異なる出発原料を用いた時や混晶膜形成時に対しても、同様の効果が得られるのか等ついても調査した。また、レーザー干渉リソグラフィを用いた選択的横方向成長(ELO)技術の構築をおこない、パターン化された基材を形成し、その基板上にGa2O3薄膜を形成し、膜中欠陥密度を低減できる可能性があることを確認した。
④ 昨年度は感染症対策禍のため評価を行うことが出来なかった。
⑥ 昨年度は感染症対策禍のため行うことが出来なかった。
⑦ 昨年度は感染症対策禍のため行うことが出来なかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
① ミストCVDシステムの改良：まず初年度計画変更を余儀なくされ導入したシステムであるが、昨年度半自動化システムプログラムの導入を行ったので、傾斜バッファ層などを行うに当たってプログラムの調整を行う。また、500℃程度のヒータの導入を検討する。一方、予算が組めれば高温に対応できるシステムの導入も検討する。② 多成分材料の厳密な組成制御：現在保有するノウハウおよび昨年度導入したシステムプログラムを用いて、どの程度の精度で組成を制御できるか調査する。またより高精度な組成制御技術の開発や欠陥低減のための手段開発を試みる。③ 高品質化技術の確立：基板表面形状(ELO)および反応面(支援剤)の両観点からα-Ga2O3膜中欠陥密度の低減にアプローチしているが、現時点でELOに関して顕著な効果を得られておらず、他研究グループでもされているので、反応面でのアプローチに力を入れる。混晶膜形成時にも同様の効果が見られるのかに関して引き続き調査する他、積層膜形成時における問題点の抽出等を進める。④ 量子井戸形成と評価：昨年度は感染症対策禍のためできなかったが、今年度は②③の技術を利用し高品質なα-Ga2O3系結晶膜を用いた量子井戸の形成を試み、光学特性を測定・評価する予定である。⑥ α-Ga2O3系高移動度トランジスタの試作：③の改善策を導入したうえでMESFET等を作製・評価、さらにHEMTの試作・評価を行う予定である。⑦ 伝導・導電性制御技術：現時点でn型のみ導電性制御は可能であるが、厳密なメカニズムの理解に向け③の技術を利用した低欠陥・低転移薄膜を作製し評価を行う。またp型の可能性などについても調査を進めたい。加えて、ミストCVDにおける成膜メカニズムに関して、引き続き調査を行う。また原理が不明確な部分のメカニズム構築に注視する。
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Research Products
(3 results)
