2022 Fiscal Year Annual Research Report
Creating science of vacuum-ultraviolet optical processes in semiconductors
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20H00246
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
藤田 静雄 京都大学, 工学研究科, 名誉教授 (20135536)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
尾沼 猛儀 工学院大学, 先進工学部, 教授 (10375420)
太田 優一 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 研究開発本部物理応用技術部電気技術グループ, 副主任研究員 (50707099)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 超ワイドギャップ半導体 / 酸化物半導体 / 真空紫外光 / 光物性 / 量子構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．RS-MgZnO/MgOヘテロ構造を形成し、XPSによりその界面におけるバンドアライメント解析を行った。Mg組成60%以上のほぼ全ての範囲でタイプⅠのバンドアライメントを示し、第一原理計算においてもこれが支持され、RS-MgZnO/MgO量子井戸は発光層に適したバンド構造をとることが分かった。
2．RS-MgZnOを用いたMSM型真空紫外線センサーを製作し、受光感度を定量評価した。Mg組成の増加に伴い、立ち上がり波長は190 nmから170 nmへと短波長シフトし、暗電流に対する光電流の比率は最大800程度の値が得られた。真空紫外線センサーは、地球観測衛星によるリモートセンシングに応用し、自然現象や災害予測へ寄与できるものと期待される。
3．RS-MgZnOにドーピングを行いn型導電性制御を試みた。Ga、Inを添加したMgO薄膜でバンド端付近の発光が観測され、その解析結果から、GaやInはMgO薄膜中でドナー不純物として振舞うことが示唆された。また、GaやInが関与するホール捕獲中心を介した発光も観られた。RS-MgZnO薄膜のI-V-T測定では、欠陥や不純物準位を介したホッピング伝導が観られた。MgO基板は高抵抗であるが、Alを0.1 mol%添加することで、Mg組成60%のRS-MgZnOで、室温の抵抗率13.3kΩ・cmが得られた。
4. Mg(Zn)Oのp型ドーピングを実現するため、MgSと混晶化した場合の電子状態を第一原理計算によって検討した。バンドアライメントの解析から、MgOS混晶では従来の不純物ドーピング以外にも、表面電荷移動ドーピング等によって表面や界面に正孔を誘起できる可能性があることを明らかにした。また、超ワイドギャップ半導体混晶の物性を理解するためにショットキーバリア障壁やバリガ性能指数の算出方法などを検討し、ヘテロ接合デバイスの設計指針を確立できた。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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