2020 Fiscal Year Research-status Report
Fermiology and physical properties of beta-Ga2O3
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19K04503
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
伊藤 利充 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究主幹 (80356485)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 酸化ガリウム / フェルミオロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
β-Ga2O3はワイドギャップの第三世代パワー半導体として注目され、デバイス試作の成功例も数多く報告されている。晶系としては単斜晶をとるため、デバイス特性について異方性も考慮した基礎物性から理解を進める必要があるが、その観点からの研究はまだ十分には進んでいない状況である。本年度はShubnikov de Haas効果によりフェルミオロジーの解明を目指して物性研究を行った。
試料はフローティングゾーン法により作製したGa2O3単結晶を用いた。ドナーとしては1e19/cm3程度の濃度のSiをドープした。ドナーに伴う着色があり、青色透明な結晶が得られた。結晶方位をラウエ写真により決定し、ダイヤモンドソーを用いて短冊状に結晶を切り出した。長辺がc軸方向となるように設定し、電流を流す方向とした。電極はインジウムを超音波はんだごてを用いて塗布し、800℃に加熱してオーミック接触を実現した。四端子法による測定を行った。磁場はa*方向（bc面に垂直な方向）、またはb方向に印加した。PPMSにより温度2Kにおいて90kOe以下の磁場において抵抗率の磁場依存性を測定した。二方向の磁場ともに抵抗率はほぼ単調な磁場依存性を示し、明瞭な磁気振動は観測されなかった。昨年度の70kOeから本年度は90kOeまで磁場を増加させたが、その範囲では十分な効果は得られなかった。90kOeまでの磁場ではサイクロトロン軌道を描くのには不十分である可能性があり、更なる高磁場での実験が必要と考えられる。
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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
昨年度の70kOeから本年度の90kOeに磁場範囲を拡張したが、明瞭な磁気振動は観測されなかった。更に高磁場での測定に向けて準備が整った。
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| Strategy for Future Research Activity |
更なる高磁場を実現するために共同利用の高磁場施設において磁気振動の検出を試みる。検出に成功したら、磁気振動を様々な結晶方位について測定し、フェルミ面の形状を推測する。バンド計算との比較・確認を行う。ホール面の検出も試みる。様々な温度や磁場方向に対してデータを蓄積し、解析することにより、有効質量、キャリア数、散乱時間を見積もる。ドーピング量を変化させ、キャリア濃度依存性からフェルミ面の変化、バンド構造を推測する。異方的な移動度を推測し、デバイス特性についても考察する。デバイス化に最適な基板の結晶面方位についても推測する。一軸応力によるバンド構造の変化の検出にも挑戦する。
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| Causes of Carryover |
見込んでいた液体ヘリウム費用について運営費交付金より支出することが可能であったため、次年度に必要な液体ヘリウム費用として使用する計画である。
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