2015 Fiscal Year Research-status Report
室温でのGa2O3単結晶性薄膜の作製と新規なワイドギャップ酸化物半導体の創製
| Project/Area Number |
26630306
|
|---|
| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
吉本 護 東京工業大学, 大学院総合理工学研究科(研究院), 教授 (20174998)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | セラミックス薄膜 / Ga2O3 / エピタキシャル薄膜 / 室温合成 / レーザーアニール / 固相結晶化 / ワイドギャップ半導体 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
「室温でのGa2O3単結晶性薄膜の作製と新規なワイドギャップ酸化物半導体の創製」と題した本研究では、GaNやZnOよりも大きくダイヤモンド並みのワイドバンドギャップ（5eV）を有し、紫外発光や大電流パワー素子として有望視されるGa2O3の単結晶薄膜において、原子レベルで表面制御した原子ステップサファイア単結晶基板上にレーザー励起プロセスを使って室温成膜（約20℃：基板加熱なし）を達成することが目的である。
高温成長した従来のGa2O3薄膜とは違った非平衡構造（α、β型ほか）の出現や発光特性（直接遷移か間接など）、および不純物ドーピング挙動（pn制御やキャリア注入量）の特異性発現などが期待できる。
これまでの研究により、NiO緩衝層を導入した紫外エキシマレーザーアニーリング(ELA)法を適用することで、エピタキシャルβ-Ga2O3薄膜の室温作製を達成した。すなわち、単結晶α-Al2O3（サファイア）C面基板上にパルスレーザー成膜(PLD)法により室温堆積したNiO極薄エピタキシャル緩衝層上での非晶質Ga2O3薄膜に対する室温でのELA処理により、β-Ga2O3薄膜がエピタキシャル固相結晶化することを見出した。吸光・発光特性評価により、得られたエピタキシャル薄膜は高温作製した場合の薄膜と同等以上の光学特性を有していることを明らかにした。また、基板加熱しないで作製されたことにより、高温成膜時と違って、基板の原子ステップ形状を反映した超平坦な薄膜表面を有していることも見出した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究遂行の途中で、研究室全体の移動・引っ越しと、真空装置等の再立ち上げなどの事後処理がかなり負担であったため、当初の見込みよりも研究成果が出ないのではと危惧されたが、実験遂行の工夫を重ね、効率的な研究遂行を実施した結果、種々の興味ある結果と期待通りの成果を上げることができている。従って、おおむね順調に進展しているといえる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
最終年度である2016年度では、本研究で独自に開発した室温エキシマレーザーアニールプロセスを、種々の不純物をドーピングしたGa2O3薄膜に適用して、光学特性だけでなく、導電性の制御に重点を置いた電子デバイス応用に関する研究も推進していく予定である。
|
| Causes of Carryover |
レーザープロセスによるGa2O3結晶薄膜の作製に係る研究展開において、予想外の実験装置のトラブル（真空系統など）が発生したり、また非常に奇妙な現象を見出したことで研究方向の多様性が生じたことにより、次年度使用が必要となった。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本助成金を本年度の研究展開の加速化のために種々の原料購入等に使用する。
|
