2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of power device with rock salt structure wide bandgap semiconductor grown by mist CVD method
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20K04580
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
池之上 卓己 京都大学, エネルギー科学研究科, 助教 (00633538)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三宅 正男 京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (60361648)
平藤 哲司 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (70208833)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ミストCVD法 / 岩塩構造 / NiMgO / ZnMgO |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでは、Mg組成が最大で30%程度にとどまっていたNiMgO薄膜について、Mg組成90%程度の高Mg組成NiMgOにおいても、エピタキシャル成長を実現しただけでなくLiドーピングによる比抵抗低下を確認した。Li濃度と比抵抗の関係から、Liがアクセプタとして機能していることが示唆された。これにより、バンドギャップ5eV程度までのp型酸化物半導体を実現できたといえる。
さらに、Znを加えた、NiO-MgO-ZnO系のミストCVD法による成長に取り組んだ。まず、ウルツ鉱構造のZnOを含まない、岩塩構造のNiO-MgO-ZnOの組成範囲を明らかにした。さらに、格子定数も詳細に調査した。その結果、MgO基板と完全に格子整合するNiO-MgO-ZnO系の成長を実現した。これらの結果を総合すると、NiO-MgO-ZnOの組成を制御することで、MgO基板と完全に格子整合したまま、バンドギャップを大きく(3.5-7.8eV)できることとなる。
今年度は、MgOと完全に格子整合するNiO-MgO-ZnO系において、LiやCuによるp型ドーピングとAlやInによるn型ドーピングに取り組みデバイス応用を見据えた成長技術の確立を目指す。また、実際にpn接合ダイオードを試作し、特性を評価する。完全に格子整合したホモ接合に近いデバイスの実現に向けて、成長技術、ドーピング技術、デバイス作製プロセスを総合的に検討する。
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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
当初の計画通り、NiMgOにZnを加えたNiMgZnO系でのエピタキシャル成長を達成し、完全格子整合できる系の実現可能性を示した。
今後は、Liなどによるp型ドーピングに加えて、3族元素によるn型ドーピングに取り組むとともに、薄膜の移動度を向上させる工夫をしつつ、計画通り今年度の研究を遂行したいと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
完全格子整合デバイスの実現を見据えて、両型のドーピングに精力的に取り組む。
加えて、デバイスの試作を行い、パワーデバイスの実現可能性を示す。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染症の影響で、旅費の利用が0円となってしまった。しかし、オンラインでの学会参加等は可能となっているなど、研究活動は順調に行えている。
また、昨年度も次年度使用額があったことから、単年度で見ればほぼ計画通りに予算の執行が行えている。
今年度も、新型コロナウイルス感染症の影響がなくなるとは考え難いので、旅費の利用が減ることが想定されるが、適宜計画を見直し、研究を遂行する。
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