2013 Fiscal Year Annual Research Report
ワイドギャップIII族酸化物/窒化物半導体ヘテロ構造作製のための基盤技術開拓
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25289093
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
東脇 正高 独立行政法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所, 統括 (70358927)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
本田 徹 工学院大学, 工学部, 教授 (20251671)
尾沼 猛儀 東京工業高等専門学校, 一般教育科, 准教授 (10375420)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | MBE / 酸化物 / 窒化物 / 半導体物性 / 先端機能デバイス |
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| Research Abstract |
高品質な酸化物/窒化物ヘテロ構造の実現を目標に、H25年度はAlN/GaNヘテロ構造上へのAlOx薄膜の分子線エピタキシー (MBE) 成長条件の最適化に取り組んだ。まず、厚さ1.5 nmのAlOx薄膜をAlN(3.5 nm)/GaNヘテロ構造上へ成長した試料を作製し、X線光電子分光により化学結合状態の評価を行った。結果、極薄膜AlN層により、AlOx薄膜成長時に危惧される、その下のGaN層の酸化を効果的に防ぐことができることを確認した。次に、更に高品質なAlOxを成膜することを目的として、そのMBE成長温度依存性を調べた。低温成長バッファー層上に、基板温度400, 600, 800°CでAlOxを成長したAlOx/AlN/GaNヘテロ構造を作製し、その構造評価および電気的特性評価を行った。透過型電子顕微鏡による断面観察から、400および600°Cで成長したAlOx薄膜は一部結晶化している部分も認められたが、ほぼ全体に渡ってアモルファスであるのに対し、800°Cで成長したものは全て多結晶化していることが確認された。その後、これらのサンプルを用いてMISダイオード構造を作製し、その電気的特性を評価した。結果、400および600°Cで成長したサンプルと比較して、800°Cで成長したサンプルはリークが大きく、また耐圧も小さかった。これは、多結晶化することで、AlOx薄膜中に粒界が発生し、その部分を通って電流リークが発生しやすくなるためであると考えられる。
もう一つの課題である窒化物/酸化物ヘテロ構造の作製については、H25年度は単結晶Ga2O3の基礎物性についての研究を行った。融液成長法により作製した単結晶Ga2O3バルク基板の光学吸収測定およびカソードルミネッセンス測定などから、そのバンド構造についての詳細な解析を行った。また、単結晶Ga2O3としては、初めての完全な偏光ラマンスペクトルを得ることにも成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
MBE装置を設置しているクリーンルームの改修工事がH25年度後期に実施されたため、長い期間試料作製等の実験スケジュールが当初の思惑通りに組めなかったことが、進捗遅れの最大の原因である。また、酸化物/窒化物ヘテロ構造に関しては、成長条件最適化が思っていたより複雑で時間がかかっていることも一因となっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
H25年度から研究項目および推進方策についての大きな変更は無い。引き続き、AlOx/AlN/GaNヘテロ構造のMBE成長条件最適化、特性評価（構造、光学、電気的特性）、およびそれを用いたヘテロ構造トランジスタの作製を進めていく。また、窒化物/酸化物ヘテロ構造のMBE成長およびその評価にも注力する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
H25年度後期に実施されたクリーンルーム改修工事が実験の進捗に影響を与え、実験遂行のための消耗品、成果発表のための学会参加にかかる旅費ともに、当初の予想より支出が少なかった。
現在、電気的特性の評価に利用している設備は、他の研究プロジェクトと共用のものであり、十分なマシンタイムを確保することが難しく、研究開発を律速する大きな要因となっている。そのため、H26年度プローバーステーションを本課題専用に購入し、研究開発を加速する予定である。
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[Presentation] Polarized Raman spectra in β-Ga2O3 crystals2013
Author(s)
T. Onuma, S. Fujioka, T. Yamaguchi, M. Higashiwaki, K. Sasaki, T. Masui, and T. Honda
Organizer
17th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ICCGE-17)
Place of Presentation
University of Warsaw, Warsaw, Poland
Year and Date
20130811-20130816
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