7 eVのバンドギャップを持つ半導体の作製

• 研究課題/領域番号: 16K13673
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 結晶工学
• 研究機関: 佐賀大学
• 研究代表者: 大島 孝仁 佐賀大学, 理工学部, 准教授 (60583151)
• 連携研究者: 井村 将隆 物質材料研究機構, 主任研究員 (80465971) ; 高橋 和敏 佐賀大学, シンクロトロン光応用研究センター, 准教授 (30332183)
• 研究協力者: 加藤 勇次 佐賀大学, 理工学部
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 酸化ガリウム / 混晶 / 超格子 / 酸化アルミニウムガリウム / 超ワイドギャップ半導体 / 結晶成長 / 半導体物性 / ワイドギャップ半導体

研究成果の概要

準安定相酸化ガリウム混晶エレクトロニクスの発展に繋がる以下の成果を得た．
（1）γ型酸化アルミニウムガリウム単結晶混晶薄膜の作製にスピネル基板を用いて成功した．薄膜は，全率固溶可能であり，バンドギャップは5.0から7.0 eVまで制御可能であった．
（2）α型酸化ガリウムと酸化アルミニウムの超格子を初めて作製し，デバイス応用上好ましいコヒーレント界面であることを確認した．γ型についても同様の超格子が作製できることを示した．

研究成果

• [国際共同研究] マサチューセッツ工科大学 Palacios氏(米国)
• [国際共同研究] ベルリン工科大学 Wagner氏(Germany)
• [雑誌論文] α-Al2O3/Ga2O3 superlattices coherently grown on r-plane sapphire (2018)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Oshima, Yuji Kato, Masataka Imura, Yoshiko Nakayama, Masaki Takeguchi
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal defects observed by the etch-pit method and their effects on Schottky-barrier-diode characteristics on (-201) β-Ga2O3 (2017)
  • 著者名/発表者名: Makoto Kasu, Takayoshi Oshima, Kenji Hanada, Tomoya Moribayashi, Akihiro Hashiguchi, Toshiyuki Oishi, Kimiyoshi Koshi, Kohei Sasaki, Akito Kuramata, and Osamu Ueda
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 56 号: 9 ページ: 091101-091101
  • DOI: 10.7567/jjap.56.091101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical properties of Schottky barrier diodes fabricated on (001) β-Ga2O3 substrates with crystal defects (2017)
  • 著者名/発表者名: Oshima Takayoshi、Hashiguchi Akihiro、Moribayashi Tomoya、Koshi Kimiyoshi、Sasaki Kohei、Kuramata Akito、Ueda Osamu、Oishi Toshiyuki、Kasu Makoto
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 56 号: 8 ページ: 086501-086501
  • DOI: 10.7567/jjap.56.086501
  • 査読あり
• [雑誌論文] Epitaxial growth of γ-(AlxGa1-x)O3 alloy films for band-gap engineering (2017)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Oshima, Yuji Kato, Masaya Oda, Toshimi Hitora, and Makoto Kasu
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 印刷中
  • NAID: 210000135835
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Carrier confinement observed at modulation-doped β-(AlxGa1-x)2O3/Ga2O3 heterojunction interface (2017)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Oshima, Yuji Kato, Naoto Kawano, Akito Kuramata, Shigenobu Yamakoshi, Shizuo Fujita, Toshiyuki Oishi, and Makoto Kasu
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 10 号: 3 ページ: 035701-035701
  • DOI: 10.7567/apex.10.035701
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Formation of indium-tin oxide ohmic contacts for β-Ga2O3 (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Oshima, R. Wakabayashi, M. Hattori, A. Hashiguchi, N. Kawano, K. Sasaki, T. Masui, A. Kuramata, S. Yamakoshi, K. Yoshimatsu, A. Ohtomo, T. Oishi, M. Kasu
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 55 号: 12 ページ: 1202B7-1202B7
  • DOI: 10.7567/jjap.55.1202b7
  • NAID: 210000147267
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Epitaxial growth and electric properties of γ-Al2O3 (110) films on β-Ga2O3 (010) substrates (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Hattori, T. Oshima, R. Wakabayashi, K. Yoshimatsu, K. Sasaki, T. Masui, A. Kuramata, S. Yamakoshi, K. Horiba, H. Kumigashira, A. Ohtomo
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 55 号: 12 ページ: 1202B6-1202B6
  • DOI: 10.7567/jjap.55.1202b6
  • NAID: 210000147266
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] MBE grown coherent alpha-Al2O3/Ga2O3 superlattices (2018)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Oshima
  • 学会等名: European Materials Research Society
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] High voltage operation of Ga2O3 MOS photodiodes (2018)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Oshima
  • 学会等名: Lester Eastman Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Ga2O3-based metal-insulator-semiconductor photodiodes (2018)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Oshima
  • 学会等名: SPIE Photonics West
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] コヒーレントα-Al2O3/Ga2O3超格子の作製 (2018)
  • 著者名/発表者名: 加藤勇次，井村将隆，中山佳子，竹口雅樹，大島孝仁
  • 学会等名: 2018年第65回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] Band-gap engineering of metastable γ-(AlxGa1-x)2O3 alloy system (2017)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Oshima, Yuji Kato, Masaya Oda, Toshimi Hitora, and Makoto Kasu
  • 学会等名: Compound Semiconductor Week 2017
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2017-05-14
  • 国際学会
• [学会発表] Successful modulation-doping for β-(AlxGa1-x)2O3/β-Ga2O3 system (2017)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Oshima, Yuji Kato, Naoto Kawano; Akito Kuramata, Shigenobu Yamakoshi; Shizuo Fujita; Toshiyuki Oishi, and Makoto Kasu
  • 学会等名: Compound Semiconductor Week 2017
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2017-05-14
  • 国際学会
• [学会発表] Growth and characterization of (Al,Ga)2O3-based alloy and heterostructures (2017)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Oshima
  • 学会等名: The 5th International Conference on Light-Emitting Devices and Their Industrial Applications
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2017-04-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] (001)β-Ga2O3ショットキーバリアダイオードのリーク電流と結晶欠陥との関係 (2017)
  • 著者名/発表者名: 橋口明広，森林朋也，大島孝仁，大石敏之，輿公祥，佐々木公平，倉又朗人，上田修，嘉数誠
  • 学会等名: 2017年第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜，神奈川県
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] (-201)β-Ga2O3ショットキーバリアダイオードのリーク電流と結晶欠陥との関係 (2017)
  • 著者名/発表者名: 森林朋也，橋口明広，大島孝仁，花田賢志，大石敏之，輿公祥，佐々木公平，倉又朗人，上田修，嘉数誠
  • 学会等名: 2017年第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜，神奈川県
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] γ-(AlxGa1-x)2O3混晶系におけるバンドギャップ制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 加藤勇次，大島孝仁，織田真也，人羅俊実，嘉数誠
  • 学会等名: 2017年第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜，神奈川県
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] β-(AlxGa1-x)2O3/β-Ga2O3ヘテロ接合界面におけるキャリア閉じ込めの観察 (2017)
  • 著者名/発表者名: 加藤勇次，大島孝仁，河野直士，倉又朗人，山腰茂伸，藤田静雄，大石敏之，嘉数誠
  • 学会等名: 2017年第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜，神奈川県
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] 酸化ガリウム系ヘテロ接合界面におけるキャリア閉じ込めの観察 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大島孝仁，加藤勇次，河野直士，倉又朗人，山腰茂伸，藤田静雄，大石敏之，嘉数誠
  • 学会等名: 電気学会 電子デバイス研究会 次世代化合物半導体デバイスの機能と応用
  • 発表場所: 絹の渓谷碧流，栃木県
  • 年月日: 2017-03-09
  • 招待講演
• [学会発表] EFG法β型酸化ガリウムの結晶欠陥とSBD素子特性との関連 (2017)
  • 著者名/発表者名: 嘉数誠，花田賢志，大島孝仁
  • 学会等名: 日本学術振興会結晶成長の科学と技術第161委員会第98回委員会
  • 発表場所: 長浜ロイヤルホテル，滋賀県
  • 年月日: 2017-01-12
• [学会発表] Electrical properties of Schottky diodes fabricated on a (001) β-Ga2O3 single crystal substrate having line-shaped voids and small defects (2017)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Oshima, Akihiro Hashiguchi, Tomoya Moribayashi, Kimiyoshi Koshi, Kohei Sasaki, Akito Kuramata, Osamu Ueda, Toshiyuki Oishi, and Makoto Kasu
  • 学会等名: 2nd International Workshop on Gallium Oxide and Related Materials
  • 国際学会
• [学会発表] Bandgap, excitons, phonons, and thermal conductivity of alpha-, beta-, gamma- and epsilon-Ga2O3 (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Jankowski, R. Gillen, G. Callsen, C. Nenstiel, F. Nippert, A. Hoffmann, J. S. Reparaz, P. O. Vaccaro, A. R. Go, M. Campoy-Quiles, M. Bosi, R. Fornari, J. Schurmann, M. Kracht, A. Karg, M. Eickhoff, T. Oshima, et al
  • 学会等名: 2nd International Workshop on Gallium Oxide and Related Materials
  • 国際学会
• [学会発表] (Al,Ga)2O3混晶系の現状について (2017)
  • 著者名/発表者名: 大島孝仁
  • 学会等名: 2017年第78回応用物理学会秋季学術講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 異なるキャリア濃度のβ-Ga2O3ダイオードを用いたレクテナ回路動作の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 深見成, 河野直士, 荒木幸二, 大島孝仁, 大石敏之
  • 学会等名: 2017年第78回応用物理学会秋季学術講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 低暗電流酸化ガリウムMIS光検出素子 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大島孝仁，橋川誠，富澤三世，佐々木公平，倉又 朗人，大石 敏之，嘉数 誠
  • 学会等名: 2017年第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] β-Ga2O3ショットキーバリアダイオードのリーク電流と結晶欠陥との関係 (2016)
  • 著者名/発表者名: 橋口明広，森林朋也，花田賢志，大島孝仁，大石敏之，輿公祥，佐々木公平，倉又朗人，上田修，嘉数誠
  • 学会等名: 2016年第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ，新潟県
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] 酸化ガリウムダイオードを用いたレクテナ回路動作 (2016)
  • 著者名/発表者名: 河野直士，大島孝仁，嘉数誠，大石敏之
  • 学会等名: 2016年第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ，新潟県
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] β-Ga2O3用ITOオーミック電極 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大島孝仁，若林諒，服部真依，橋口明広，河野直士，佐々木公平，増井建和，倉又朗人，山腰茂伸，吉松公平，大友明，大石敏之，嘉数誠
  • 学会等名: 2016年第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ，新潟県
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] PLD and MBE growth of Ga2O3 and (AlxGa1-x)2O3 (2016)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Oshima
  • 学会等名: German-Japanese Gallium Oxide Technology Meeting 2016
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2016-09-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ITO ohmic contacts for β-Ga2O3 (2016)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Oshima, Ryo Wakabayashi, Mai Hattori, Akihiro Hashiguchi, Naoto Kawano, Kohei Sasaki, Takekazu Masui, Akito Kuramata, Shigenobu Yamakoshi, Kohei Yoshimatsu, Akira Ohtomo, Toshiyuki Oishi, and Makoto Kasu
  • 学会等名: German-Japanese Gallium Oxide Technology Meeting 2016
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2016-09-07
  • 国際学会
• [学会発表] γ型酸化ガリウム系半導体の開拓研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大島孝仁
  • 学会等名: 第3回学産交流ポスターセッション
  • 発表場所: 新化学技術推進協会会議室
• [学会発表] 酸化ガリウム系半導体の薄膜成長 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大島孝仁
  • 学会等名: 第1回ISYSE 研究会
  • 発表場所: 広島大学
  • 招待講演
• [学会発表] Mist CVD法の基礎と応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大島孝仁
  • 学会等名: 日本学術振興会透明酸化物光・電子材料第166委員会第72回研究会
  • 発表場所: 田町キャンパスイノベーションセンター，東京都
  • 招待講演
• [産業財産権] 積層体および半導体装置 (2018)
  • 発明者名: 大島孝仁，四戸孝，高橋勲
  • 権利者名: 大島孝仁，四戸孝，高橋勲
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2018