| 研究課題/領域番号 |
20K04580
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21050:電気電子材料工学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
池之上 卓己 京都大学, エネルギー科学研究科, 助教 (00633538)
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| 研究分担者 |
三宅 正男 京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (60361648)
平藤 哲司 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (70208833)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 酸化物半導体 / 岩塩構造 / ミストCVD法 / 岩塩構造ワイドギャップ酸化物 / NiMgO / ZnMgO / ワイドバンドギャップ半導体 / パワーデバイス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
SiC(Eg:3.3eV)やGaN(Eg:3.4eV)では実現できない性能のデバイス作製を見据えて、より大きなバンドギャップを有する酸化物半導体によるデバイスを実現する。酸化物半導体で課題となるp型伝導性をこれまでに実現してきた NiO(Eg:3.7eV)についてMgO(Eg:7.8eV)との混晶でバンドギャップの拡大を図る。n型材料としても格子整合する岩塩構造のMgZnOで実現する。また、成膜プロセスとして高品質な酸化物の成長と低環境負荷・高生産性を両立できるミストCVD法を用いて、単結晶薄膜の成長技術を確立する。最終的には数kV～数十kVの耐圧を有するデバイスを実現する。
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| 研究成果の概要 |
岩塩構造を有するNiO-MgO-ZnOの三元系酸化物半導体について、以下の3点を達成した。1)NiO-MgO-ZnOの組成と格子定数の関係を明らかにした。結果として、NiとZnの比が約2:1のときMgO基板と格子整合することがわかった。2)MgOと格子整合するNiO-MgO-ZnO薄膜をMgO基板上に成長させた。環境負荷の小さなミストCVD法を用いて、MgO基板上に格子整合するNiO-MgO-ZnO薄膜の成長技術を確立した。また、Mg組成によらず、全組成域でMgO基板上では岩塩構造単相となることがわかった。3)格子整合NiO-MgO-ZnO薄膜の種々の物性を評価し、ドーピングに取り組んだ。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
SiやGaAsに代表される半導体技術は、材料のバンドギャップを大きくすることで、高耐圧、低損失、短波長化などの性能を向上させている。なかでも、GaN-InNは優れた特性を有し、最も期待される材料の1つであるが、バンドギャップの拡大に従って、格子定数が大きく変化してしまう。そこで、広範なバンドギャップの制御を行っても格子定数の変化しないNiO-MgO-ZnO系を提案する。この材料系は、環境負荷の小さな手法で成膜できることやNiO-MgO系でp型伝導性が実現されていることも魅力である。すなわち、性能の向上と環境に優しい半導体技術の期待できる研究課題である。
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