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極ワイドバンドギャップ半導体の創成

Research Project

Project/Area Number 17J06497
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Electronic materials/Electric materials
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

神野 莉衣奈  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords酸化ガリウム / 超ワイドバンドギャップ半導体 / 酸化アルミニウム / コランダム構造 / 結晶成長 / 酸化アルミニウムガリウム / コランダム構造酸化ガリウム / 分子線エピタキシー / パワーデバイス / ワイドバンドギャップ半導体
Outline of Annual Research Achievements

今年度は、極ワイドバンドギャップ半導体材料として用いるコランダム構造酸化アルミニウムガリウム (α-(AlxGa1-x)2O3)薄膜の電気伝導性の制御を目的に研究を行った。極ワイドバンドギャップ半導体を実現するためには低転位密度かつ低不純物密度の薄膜の作製が必要であり、ミストCVD法と分子線エピタキシー法(MBE)を組み合わせることでその実現を目指した。さらに、デバイス応用の上で重要なα-(AlxGa1-x)2O3薄膜の熱的安定性の評価を行った。
得られた成果の概要は以下の通りである。
(i)ミストCVD法を用いて成長した低転位密度α-Ga2O3テンプレート上に分子線エピタキシー(MBE)法を用いて高純度のα-(AlxGa1-x)2O3の成長およびGeのドーピングを行った。RHEEDおよびXRD測定からα-(AlxGa1-x)2O3が成長していることを確認したが、n型伝導には至らず、その理由としてドーパントのGeがGaと置換しておらずドーパントとして機能していない可能性が考えられる。今後、Sn, Siなどの他の材料のドーピングを試みる必要がある。
(ii) α-Ga2O3は熱的に準安定相であるため600℃程度でβ相へ相転移すると考えられてきたが、サファイア基板上に成長した薄膜は膜厚が小さくなるほど相転移温度が上昇する傾向が得られた。さらに、パターン基板を用いることで熱的安定性が向上し750℃程度においてα相の維持を実現した。異種基板上への成長による応力を緩和することでさらに高温でも安定化すると期待できる。また、α-(AlxGa1-x)2O3はAl組成が大きくなるほど相転移温度が上昇し、x>0.6ではβ相への相転移は確認されなかった。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2020 2019 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] コーネル大学(米国)

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  • [Int'l Joint Research] Cornell University(米国)

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    • Author(s)
      Jinno Riena、Yoshimura Nobuhiro、Kaneko Kentaro、Fujita Shizuo
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 58 Issue: 12 Pages: 120912-120912

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab55c6

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Control of Crystal Structure of Ga2O3 on Sapphire Substrate by Introduction of α-(AlxGa1-x)2O3 Buffer Layer2018

    • Author(s)
      Jinno Riena、Uchida Takayuki、Kaneko Kentaro、Fujita Shizuo
    • Journal Title

      physica status solidi (b)

      Volume: 255 Issue: 4 Pages: 1700326-1700326

    • DOI

      10.1002/pssb.201700326

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 様な安定相の熱的安定性: (AlxGa1-x)2O3を例に2020

    • Author(s)
      神野 莉衣奈、宇野 和行、金子 健太郎、藤田 静雄
    • Organizer
      第67回応用物理学会春季学術講演会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] c面サファイア基板上α (AlxGa1-x)2O3薄膜の結晶構造安定性2020

    • Author(s)
      神野 莉衣奈、増田 泰久、金子 健太郎、藤田 静雄
    • Organizer
      第67回応用物理学会春季学術講演会
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  • [Presentation] Single-Phase α-(AlxGa1-x)2O3 Films Grown on m-Plane Sapphire Substrates by Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy2019

    • Author(s)
      Riena Jinno, Celesta S. Chang, Yongjin Cho, Kevin Lee, Vladimir Protasenko, David A. Muller, Huili Grace Xing and Debdeep Jena
    • Organizer
      3rd International Workshop Gallium Oxide and Related Materials
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] サファイア基板上α-Ga2O3薄膜の相転移メカニズム2019

    • Author(s)
      神野 莉衣奈、金子健太郎、藤田静雄
    • Organizer
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] PAMBEによるm面サファイア基板上α-Ga2O3の成長2019

    • Author(s)
      神野莉衣奈, Cho Yongjin, Lee Kevin, Protasenko Vladimir, Xing Huili, and Jena Debdeep
    • Organizer
      2019年第66回応用物理学会春季学術講演会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Phase Transition Temperature of α-Ga2O3 on Sapphire Substrate2018

    • Author(s)
      Riena Jinno, Kentaro Kaneko, and Shizuo Fujita
    • Organizer
      45th International Symposium on Compound Semiconductors
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Epitaxial Lateral Overgrowth of α-Ga2O3 on Sapphire Substrates2018

    • Author(s)
      Riena Jinno, Nobuhiro Yoshimura, Kentaro Kaneko, and Shizuo Fujita
    • Organizer
      2018 Materials Research Society Fall Meeting
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ミストCVD法によりGaCl3原料を用いて成長したα-Ga2O3の成長反応機構2018

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      神野莉衣奈, 吉村暢浩, 金子健太郎, 藤田静雄
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      第43回応用物理学会春季学術講演会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] α-(AlxGa1-x)2O3バッファ層が Ga2O3の結晶構造に及ぼす影響2017

    • Author(s)
      神野 莉衣奈、内田貴之,金子健太郎, 藤田静雄
    • Organizer
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
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      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Control of Ga2O3 crystal structures by α-(AlxGa1-x)2O3 buffer layers2017

    • Author(s)
      Riena Jinno, Takayoshi Uchida, Kentaro Kaneko, and Shizuo Fujita
    • Organizer
      第36電子材料シンポジウム
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Control of Ga2O3 crystal structure on sapphire substrates by introducing α-(AlxGa1-x)2O3 buffer layers2017

    • Author(s)
      Riena Jinno, Takayuki Uchida, Kentaro Kaneko, and Shizuo Fujita
    • Organizer
      44th International Symposium on Compound Semiconductors
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fabrication of α-Ga2O3 using carbon-free precursor by the mist CVD method2017

    • Author(s)
      Riena Jinno, Takayuki Uchida, Kentaro Kaneko, and Shizuo Fujita
    • Organizer
      44th International Symposium on Compound Semiconductors
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Control of crystallographic structure of Ga2O3 on sapphire2017

    • Author(s)
      Riena Jinno, Takayuki Uchida, Kentaro Kaneko, and Shizuo Fujita
    • Organizer
      2nd Int. Workshop Gallium Oxide and Related Materials
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Growth Behavior of Ga2O3 on Sapphire Substrate by Controlling Interface2017

    • Author(s)
      Riena Jinno, Shu Takemoto, Takayuki Uchida, Kentaro Kaneko, and Shizuo Fujita
    • Organizer
      2017 Materials Research Society Fall Meeting
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fabrication of α-(AlxGa1-x)2O3 using carbon-free precursor by mist CVD method2017

    • Author(s)
      Riena Jinno, Shu Takemoto, Takayuki Uchida, Kentaro Kaneko, and Shizuo Fujita
    • Organizer
      2017 Materials Research Society Fall Meeting
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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