赤外光を用いた電子正孔移動度深さ分解法開発による窒化インジウムの輸送特性解明

• 研究課題/領域番号: 20560005
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 石谷 善博 千葉大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60291481)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2010年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2009年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2008年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 結晶評価 / 窒化インジウム / 赤外光物性 / 電子素子 / 赤外分光 / 高周波電子デバイス / 電子移動度 / 散乱異方性 / 2次元電子ガス / プラズモン・LOフォノン結合モード / 正孔物性 / カソードルミネッセンス / 正孔移動度

研究概要

InN は、0.63eVの小さな禁制帯幅など特異な物性をもち、高速電子素子への応用が期待される窒化物である。我々は、InN表面や基板界面付近での電子蓄積層による電子物性解析の困難性を赤外分光により初めて解決し、内部領域における電子移動度が5000cm2/Vs近くに及ぶことを解明した。電子・正孔散乱では刃状転位が主な散乱源であるが、正孔では更にMg散乱の効果が同様に大きいことを示した。InN/InGaNヘテロ構造では界面付近局在電子は密度1013cm-2に及ぶこと、電子波動関数の染出しによりその移動度はInGaNにより決まるため小さく、混晶の結晶性向上が必須であることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Carrier recombination processes in Mg-doped N-polar InN films (2011)
  • 著者名/発表者名: D.Imai, Y.Ishitani,\, M.Fujiwara, X.Q.Wang, K.Kusakabe, A.Yoshikawa,
  • 雑誌名: Applied Physics Letters
• [雑誌論文] Carrier recombination processes in Mg-doped N-polar InN films (2011)
  • 著者名/発表者名: D.Imai
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: In press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous Hall mobility kink observed in Mg-doped InN : Demonstration of p-type conduction (2010)
  • 著者名/発表者名: N.Ma, X.Q.Wang, F.J.Xu, N.Tang, B.Shen, Y.Ishitani, Yoshikawa
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 97 ページ: 222114-222114
• [雑誌論文] Anomalous Hall mobility kink observed in Mg-doped InN : Demonstration of p-type conduction (2010)
  • 著者名/発表者名: N.Ma
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 97
  • 査読あり
• [雑誌論文] Carrier recombination processes in In-polar n-InN in regions of low residual electron density (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Ishitani, K.Kato, H.Ogiwara, S.B.Che, A.Yoshikawa, X.Wang
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 106
• [雑誌論文] InNの結晶欠陥とキャリアダイナミクス (2009)
  • 著者名/発表者名: 石谷善博,藤原昌幸,吉川明彦
  • 雑誌名: 日本結晶成長学会誌 36 ページ: 45-53
• [雑誌論文] Lattice polarity detection of InN by circular photogalvanic effect (2009)
  • 著者名/発表者名: Q.Zhang, X.Wang, X.W.He, C.M.Yin, F.J.Xu, B.Shen, Y.H.Chen, Z.G.Wang, Y.Ishitani, A.Yoshikawa
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 95
• [雑誌論文] Hole density and anisotropic mobility of Mg-doped InN from the analysis of LO phonon-hole plasmon properties (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Ishitani, M.Fujiwara, X.Wang, S.B.Che, A.Yoshikawa
  • 雑誌名: Physica Status Solidi (c) 6
• [雑誌論文] Hole density and anisotropic mobility of Mg-doped InN from the analysis of LO phonon-hole plasmon properties (2009)
  • 著者名/発表者名: 石谷善博
  • 雑誌名: Physica Status Solidi C 6
  • 査読あり
• [雑誌論文] InNの結晶欠陥とトキャリアダイナミクス (2009)
  • 著者名/発表者名: 石谷善博
  • 雑誌名: 日本結晶成長学会誌 36 ページ: 45-53
  • 査読あり
• [雑誌論文] Carrier recombination processes in In-polar n-InN in regions of low residual electron density (2009)
  • 著者名/発表者名: 石谷善博
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hole density and anisotropic mobility of Mg-doped InN from the analysis of LO phonon-hole plasmon properties (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Ishitani
  • 雑誌名: Physica Status Solidi C 104
  • 査読あり
• [雑誌論文] Infrared analysis of hole properties of Mg-doped p-type InN films (2008)
  • 著者名/発表者名: M.Fujiwara, Y.Ishitani, X.Wang, S.B.Che, A.Yoshikawa
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 93
• [雑誌論文] Anisotropic damping of longitudinal optical phonon-plasmon coupling modes of InN films (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.Ishitani, M.Fujiwara, X.Wang, S.B.Che, A.Yoshikawa
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 92
• [雑誌論文] Hole mobility in Mg-doped p-type InN films (2008)
  • 著者名/発表者名: X.Wang, S.B.Che, Y.Ishitani, A.Yoshikawa
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 92
• [雑誌論文] Conduction band filling in In-rich InGaN and InN under hydrostatic pressure (2008)
  • 著者名/発表者名: G.Franssen, A.Kaminska, T.Suski, I.G.Franssen, A.Kaminska, T.Suski, I.Gorczyca, A.Svane, H.Lu, W.J.Schaff, E.Dimakis, A.Georgakilas, S.B.Che, Y.Ishitani, A.Yoshikawa
  • 雑誌名: Physica Status Solidi (c) 5 ページ: 1488-1490
• [雑誌論文] Effect of electron distribution in InN films on infrared reflectance spectrum of longitudinal optical phonon-plasmon interaction region (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.Ishitani, X.Wang, S.B.Che, A.Yoshikawa
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 103
• [雑誌論文] Anisotropic damping of longitudinal optical phonon-plasmon coupling modes of InN films (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Ishitani
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 92
  • 査読あり
• [雑誌論文] Infrared analysis of hole properties of Mg-doped p-type InN films (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Fujiwara
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 93
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bowing of the band gap pressure coefficient in InxGa1-xN alloys ournal of Applied Physics 103 2008 033514-(1-6)
  • 著者名/発表者名: G.Franssen, I.Gorczyca, T.Suski, A.Kaminska, J.Pereiro, E.Munoz, E.Illiopoulos, A.Georgakilas, S.B.Che, Y.Ishitani, A.Yoshikawa, N.E.Christensen
• [学会発表] p型InNにおけるMgアクセプタの活性化エネルギー (2011)
  • 著者名/発表者名: 石谷善博、藤原昌幸、草部秀一、吉川明彦
  • 学会等名: 第4回窒化物半導体の高品質結晶成長とその素子応用
  • 発表場所: 年東北大学金属材料研究所
  • 年月日: 2011-01-17
• [学会発表] p型InNにおけるMgアクセプタの活性化エネルギー (2011)
  • 著者名/発表者名: 石谷善博
  • 学会等名: 第4回窒化物半導体の高品質結晶成長とその素子応用
  • 発表場所: 東北大学金属材料研究所
  • 年月日: 2011-01-17
• [学会発表] Electron and hole scattering dynamics in-InN films investigated by infrared measurements. (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Ishitani, M.Fujiwara, D.Imai, X.Wang, K.Kusakabe, A.Yoshikawa
  • 学会等名: European Material Research Society Spring Meeting
  • 発表場所: Nice, France (Invited Talk)
• [学会発表] Characterization of Mg-doped InN by infrared spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Ishitani, M.fujiwara, X.Wang, K.Kusakebe, A.Yoshiakwa
  • 学会等名: Wo rkshop on Frontier Photonic and Electronic Materials and Devices
  • 発表場所: Granada, Spain (Invited Talk)
• [学会発表] Characterization of Mg-doped InN by infrared spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Ishitani
  • 学会等名: Workshop on Frontier Photonic and Electronic Materials and Devices
  • 発表場所: Granada, Spain
• [学会発表] フォトルミネッセンス法によるN極性MgドープInNのキャリア再結合過程評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 今井大地、石谷善博、草部秀一、吉川明彦
  • 学会等名: 応用物理学会結晶工学分科会主催2010年・年末講演会
  • 発表場所: 学習院創立百周年記念会館、東京
  • 年月日: 2010-12-17
• [学会発表] Mgドープp型InNの極低温におけるアクセプタ活性化エネルギー評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤原昌幸、石谷善博、草部秀一、吉川明彦
  • 学会等名: 応用物理学会結晶工学分科会主催2010年・年末講演会
  • 発表場所: 学習院創立百周年記念会館、東京
  • 年月日: 2010-12-17
• [学会発表] フォトルミネッセンス法によるN極陸MgドープInNのキャリア再結合過程評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 今井大地
  • 学会等名: 応用物理学会結晶工学分科会主催2010年・年末講演会
  • 発表場所: 学習院創立百周年記念会館、東京
  • 年月日: 2010-12-17
• [学会発表] Mgドープp型InNの極低温におけるアクセプタ活陸化エネルギー評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤原昌幸
  • 学会等名: 応用物理学会結晶工学分科会主催2010年・年末講演会
  • 発表場所: 学習院創立百周年記念会館、東京
  • 年月日: 2010-12-17
• [学会発表] p型n型InNの非輻射電子・正孔再結合過程 (2010)
  • 著者名/発表者名: 石谷善博、今井大地、草部秀一、吉川明彦
  • 学会等名: 第3回窒化物半導体の高品質結晶成長とその素子応用
  • 発表場所: 東北大学金属材料研究所
  • 年月日: 2010-10-25
• [学会発表] N極性MgドープInNにおけるフォトルミネッセンス温度依存特性解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 今井大地、石谷善博、草部秀一、吉川明彦
  • 学会等名: 2010年秋季第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] 赤外分光法によるInN/InGaN界面における二次元電子ガスの観測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中宏和、石谷善博、草部秀一、吉川明彦
  • 学会等名: 2010年春季第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] N-極性MgドープInNにおけるフォトルミネッセンス特性の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 今井大地、石谷善博、草部秀一、吉川明彦
  • 学会等名: 2010年春季第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2010-03-17
• [学会発表] Carrier scattering an d non-radiative recombination properties of n-type and p-type InN films (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Ishitani, M.Fujiwara, X.Wang, K.Kusakebe, A.Yoshiakwa
  • 学会等名: International Workshop on Nitride Semiconductors
  • 発表場所: Tampa, USA
• [学会発表] Mg impurity level in highly doped p-type InN studied by temp erature dependence of infrared spectra (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Fujiwara, Y.Ishitani, X.Wang, K.Kusaka be, A.Yoshiakawa
  • 学会等名: Inte rnational Workshop on Nitride Semiconducto rs
  • 発表場所: Tampa, USA
• [学会発表] Demonstration of p-type InN by temperat ure -dependent Hall effect measurements (2010)
  • 著者名/発表者名: X.Q.Wang, Y.Ishitani, A.Yoshikawa
  • 学会等名: I nternational Workshop on Nitride Semicondu ctors
  • 発表場所: Tampa, USA
• [学会発表] Carrier scattering and non-radiative recombination properties of n-type and p-type InN films (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Ishitani
  • 学会等名: International Workshop on Nitride Semiconductors
  • 発表場所: Tampa, USA
• [学会発表] Mg impurity level in highly doped p-type InN studied by temperature dependence of infrared spectra (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Fujiwara
  • 学会等名: International Workshop on Nitride Semiconductors
  • 発表場所: Tampa, USA
• [学会発表] Demonstration of p-type InN by temperature -dependent Hall effect measurements (2010)
  • 著者名/発表者名: X.Q.Wang
  • 学会等名: International Workshop on Nitride SemiconductorS
  • 発表場所: Tampa, USA
• [学会発表] Optical characteriza tion of hole scattering processes in-InN (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Fujiwara, Y.Ishitani, X.Wang, K.Kusakebe, A.Yoshikawa
  • 学会等名: Ja pan-Korea Asia Core Program General Meeting
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] Optical characterization of hole scattering processes in InN (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Fujiwara
  • 学会等名: Japan-Korea Asia Core Program General Meeting
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] 高濃度Mgドープp型InNにおけるアクセプタ活性化エネルギーと不純物バンド (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤原昌幸、石谷善博、草部秀一、吉川明彦
  • 学会等名: 2009年秋季第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] ガードリングを用いたInN pn接合のダイオード特性評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 海口翔平、石谷善博、草部秀一、吉川明彦
  • 学会等名: 第1回窒化物半導体結晶成長講演会
  • 発表場所: 東京農工大学
  • 年月日: 2009-05-15
• [学会発表] 赤外分光法によるp型InNの正孔濃度及び移動度評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤原昌幸、石谷善博、草部秀一、吉川明彦
  • 学会等名: 第1回窒化物半導体結晶成長講演会
  • 発表場所: 東京農工大学
  • 年月日: 2009-05-15
• [学会発表] In極性InN/InGaNヘテロ界面における電子蓄積の観測 (2009)
  • 著者名/発表者名: 石谷善博、田中宏和、吉川明彦
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2009-03-31
• [学会発表] 六方晶n型InNにおける非輻射キャリア再結合過程の残留電子濃度・転位密度依存性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 加藤健太、石谷善博、吉川明彦
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 日筑波大学
  • 年月日: 2009-03-31
• [学会発表] 六方晶n型InNにおける非輻射キャリア再結合過程の残留電子濃度・転位密度依存性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 加藤健太
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2009-03-31
• [学会発表] Characterization of electron and hole mobility of InN by infra red spectroscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Ishitani, M.Fujiawa, X.Wang, K.Kusak abe, A.Yoshiakawa
  • 学会等名: Asia Pacific Workshop on Widegap Semiconductors 2009
  • 発表場所: Zhangjiajie, China
• [学会発表] Polarity detection of wurtzite s emiconductors based on circular photogalvani c effect (2009)
  • 著者名/発表者名: Q.Zhang, X.Wang, X.W.He, C.M.Y in, B.Shen, Y.H.Chen, Y.Ishitani, A.Yoshikawa
  • 学会等名: Asia Pacific Workshop on Widegap Semiconductors 2009
  • 発表場所: Zhangjiajie, China
• [学会発表] Effects of threading dislocatio ns and other defectson reduction of band-edge photoluminescence in n-InN films (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Ishitani, X.Wang, K.Kusakebe, A.Yoshiakawa
  • 学会等名: Eur opean Materials Research Society 2009 Fall Meeting
  • 発表場所: Warsaw, Poland
• [学会発表] Polarity dete rmination of InN by using circular photogal vanic effect (2009)
  • 著者名/発表者名: X.Wang, Q.Zhang, B.Shen, Y.Chen, Y.Ishitani, A.Yoshikawa
  • 学会等名: European Materials Research Society 2009 Fall Meeting
  • 発表場所: Warsaw, Poland
• [学会発表] Deterioration of electronic and radiative properties in n- and p-type InN films by edge-type dislocations (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Ishitani, M.Fujigawa, X.Wang, K.Kusakebe, A.Yoshikawa
  • 学会等名: 8^<th> International Symposium on Nitride Semi conductors
  • 発表場所: Jeju, Korea
• [学会発表] System atic Study on P-Type Doping of InN Layers with Both In- and N-Polarities for Wide R ange Mg Doping Levels (2009)
  • 著者名/発表者名: X.Q. Wang, G.Zhao, B.Shen, Y.Ishitani, H.Harima, A.Yoshikawa
  • 学会等名: 8th International Symposium on Nitride Semiconductors
  • 発表場所: Jeju, Korea
• [学会発表] Radiative and non-radiative carrier recombination properties of InN (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Ishitani, K.Kato, X.Wang, A.Yoshiakwa
  • 学会等名: Asia Core Workshop on Wide Bandgap Semiconductors
  • 発表場所: Gyeonju, Korea (Invited Talk)
• [学会発表] Radiative and non-radiative carrier recombination properties of InN (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Ishitani
  • 学会等名: Asia Core Workshop on Wide Bangap Semiconductors
  • 発表場所: Gyeonju, Korea
• [学会発表] Deterioration of electronic and radiative properties in n- and p-type InN films by edge-type dislocations (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Ishitani
  • 学会等名: 8^<th> International Symposium on Nitride Semiconductors
  • 発表場所: Jeju, Korea
• [学会発表] Effects of threading dislocations and other defects on reduction of bandedge photoluminescence in n-InN films (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Ishitani
  • 学会等名: European Materials Research Society 2009 Fall Meeting
  • 発表場所: Warsaw, Poland
• [学会発表] Characterization of electron and hole mobility of InN by infrared spectroscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Ishitani
  • 学会等名: Asia Pacific Workshop on Widegap Semiconductors 2009
  • 発表場所: Zhangjiajie, China
• [学会発表] Present status of electron and hole properties of InN (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.Ishitani, X.Wang, S.B.Che, A.Yoshikawa
  • 学会等名: Asian core workshop on wide bandgap semiconductors
  • 発表場所: Gwangju, Korea, (Invited Talk)
  • 年月日: 2008-10-22
• [学会発表] Present status of electron and hole properties of InN (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Ishitani
  • 学会等名: Asian core workshop on wide bandgap semiconductors
  • 発表場所: Gwangju, Korea
  • 年月日: 2008-10-22
• [学会発表] Radiative lifetime analysis on ultra thin InN/GaN-quantum well structures by transient photoluminescence measurements (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.Omori, Y.Ishitani, X.Wang, S.B.Che, A.Yoshikawa
  • 学会等名: Nanotechnology materials and devices conference
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2008-10-21
• [学会発表] Radiativ lifetine analysis on ultra thin InN/GaN-quantum Well Structures by transient photoluminescence measurements (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Omori
  • 学会等名: Nanotechnology materials and devices confer ence
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2008-10-21
• [学会発表] Hole density and anisotropic mobility of Mg-doped InN from the analysis of LO phonon-hole plasmon properties (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Ishitani
  • 学会等名: International workshop on nitride semiconductors 2008
  • 発表場所: Montreux, Suiss
  • 年月日: 2008-10-08
• [学会発表] 赤外分光エリプソメトリによるp-InNの正孔移動度の異方性解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤原昌幸、石谷善博、崔成伯、吉川明彦
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 中部大学
  • 年月日: 2008-09-04
• [学会発表] 赤外分光エリプソメントリによるp-InNの正孔移動度の異方性解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 藤原昌幸
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 中部大学
  • 年月日: 2008-09-04
• [学会発表] 赤外分光法によるn型およびp型InN薄膜のキャリア密度および移動度評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 石谷善博、藤原昌幸、崔成伯、吉川明彦
  • 学会等名: 電子情報通信学会サマーセミナー
  • 発表場所: 機械振興会館(招待講演)
  • 年月日: 2008-06-27
• [学会発表] 赤外分光法によるn型およびp型InN薄膜のキャリア密度および移動度評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 石谷善博
  • 学会等名: 電子情報通信学会サマーセミナー
  • 発表場所: 機械振興会館
  • 年月日: 2008-06-27
• [学会発表] imultaneous extraction of p-type carrier density and mobility in InN layers by infrared reflectance measurements (2008)
  • 著者名/発表者名: M.Fujiwara, Y.Ishitani, X.Wang, S.B.Che, A.Yoshikawa
  • 学会等名: Electronic Materials Conference
  • 発表場所: California, USA
  • 年月日: 2008-06-26
• [学会発表] Simultaneous extraction of p-type carrier density and mobility in InN layers by infrared reflectance measurements (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Fujiwara
  • 学会等名: Electronic Materials Conference
  • 発表場所: California, USA
  • 年月日: 2008-06-26
• [学会発表] Hole density and anisotropic mobility of Mg-doped InN from the analysis of LOphonon-hole plasmon properties (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.Ishitani, X.Wang, S.B.Che, A.Yoshikawa
  • 学会等名: International workshop on nitride semiconductors 2008
  • 発表場所: Montreux, Suiss
• [学会発表] P-type conductivity control and hole conduction properties of Mg-doped InN (2008)
  • 著者名/発表者名: X.Wang, A.Uedono, S.B.Che, Y.Ishitani, A.Yoshikawa
  • 学会等名: International Workshop on Nitride Semiconductors
  • 発表場所: Montreux, Switzerland
• [備考]
  • URL: http://www.semi-te..chiba-u.jp
• [備考]
  • URL: http://www.semi.te.chiba-u.jp
• [備考]
  • URL: http://www.semi.te.chiba-u.jp