Control of optoelectronic properties of non-stoichiometric compounds ScN by impurity doping

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K05335
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: 大垣 武 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主任研究員 (80408731)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 窒化スカンジウム / ドーピング / 光・電子特性 / 非化学量論的化合物 / 薄膜

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、ドナー、アクセプタの添加によるキャリア濃度を制御したScN薄膜、および、Scと同じ+3価をとる元素の固溶によるバンドギャップを制御したScN薄膜をMBE法により合成し、それらの光・電気特性を評価する。これにより、高い電子移動度を有するScNの半導体素子応用の可能性を検討するとともに、大きな非化学量論的組成をもつ化合物へのドーピングや、岩塩型結晶構造の機能性材料としての可能性についての知見を得ることも目的としている。
本年度は、昨年度までに得られたMBE法による高品質単結晶薄膜の合成プロセスを用いて、アクセプタであるMgをドープしたScN薄膜の合成、Scよりもイオン半径の小さいAlをドープしたScN薄膜の合成に関する研究を実施した。また、MBE法により作製したScN薄膜について、合成後の高品質化、ドーピング効果の向上を目的とした窒素プラズマ雰囲気下での高温熱処理についても検討した。
2022年7月1日から2023年6月30日まで、文部科学省へ出向することになったため、2022年6月30日から研究を中断している。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

事業期間の途中で文部科学省に出向することになり、研究活動を１年間中断することになったため。

Strategy for Future Research Activity

高品質ScN薄膜の合成プロセスは確立できているので、当初の計画通り、ドーパントを供給できるようにMBE装置を改良し、ドーピングを施したScN薄膜の合成、及び、物性評価を実施する。

Causes of Carryover

2022年7月から文部科学省に出向し、研究活動を中断しているため、支出額に変更が生じている。次年度使用額は、主に、研究計画の遅れのために未購入となっている薄膜合成に必要な物品・消耗品を購入するために使用する計画である。