2013 Fiscal Year Research-status Report
窒化物半導体表面・界面における再結合過程の解明と素子性能向上に向けた基礎研究
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25390071
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Tokyo National College of Technology |
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Principal Investigator |
尾沼 猛儀 東京工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (10375420)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 窒化物半導体 / 窒化ガリウム / 酸化ガリウム / ショットキー / 界面 / カソードルミネセンス / 半導体物性 / 結晶工学 |
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| Research Abstract |
本研究では、窒化物半導体光・電子素子の特性を議論する上で、欠かすことのできない表面・界面における再結合過程に注目している。光学的特性評価法を主な調査手段として用い、発光効率向上に向けた設計指針を提案することを目指す。以下の４点を主な成果として挙げる。
①GaNはウルツ鉱構造をとり、c面には自発分極の影響が現れる。自発分極によりGa極性の+c表面とN極性の-c表面では、表面でのバンド曲がりが異なることが指摘されている。そこで、ハライド気相成長法により成長したc面自立GaN基板へショットキー型発光ダイオードを製作し特性を調査した。表面でのバンド曲がりの差は、表面近くでのフェルミレベルの違いが要因であり、-c表面は+c表面よりもオーミック電極の形成が容易であることが示された。
②酸化膜やその界面の影響も、素子設計を行う上では重要な要素となる。そこで、酸化ガリウムそのものの特性を調査した。単斜晶型構造の酸化ガリウムはバンドギャップエネルギーが4.8～4.9eVであり、GaNやSiCよりも大きく、単結晶作製も比較的容易なため、高耐圧、低損失のパワーデバイスを低コスト・低エネルギーで製造できる材料として近年、特に注目を集めている。高品位な酸化ガリウム基板の青色発光強度と抵抗率の関係から、酸素空孔が青色発光に関与することを世界に先駆け定量的に示した。
③②と同様に、酸化ガリウム基板のラマン測定を行った。単斜晶型構造の酸化ガリウムにおける偏光選択則を完全に満たしたスペクトルを世界に先駆けて報告した。格子振動（フォノン）は、発光特性やキャリア伝導などに影響するため非常に重要な情報となる。
④Ga-In-Oは遠紫外線領域での透明導電膜用の材料として注目される。独自の手法である分子プリカーサー法で多結晶薄膜を製作し、酸化ガリウムへのインジウム添加が、発光特性や欠陥形成に与える影響ついて調査した。
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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
平成２５年度当初に計画した内容は、ほぼ全て遂行できたと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
Ｈ２５年度に引き続き、酸化物／窒化物半導体界面が再結合過程に与える影響を調査する。試料はプラズマ援用分子線エピタキシー法により製作する。また、酸化ガリウム系材料の製作及び評価も進める。評価装置としてＨ２５～Ｈ２６年度にかけて導入予定の極低温冷凍機システムを構築する。
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