| 研究課題/領域番号 |
20K05346
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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30010:結晶工学関連
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| 研究機関 | 宮崎大学 |
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研究代表者 |
鈴木 秀俊 宮崎大学, 工学部, 准教授 (00387854)
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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 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 希薄窒化物半導体 / 原子層エピタキシー / 太陽電池 / 超格子 / 結晶成長 / 半導体物性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
希薄窒化物半導体は、多接合太陽電池や光電子集積回路に期待されている。しかし、窒素(N)原子導入による電気特性の劣化が問題となっている。その原因として膜中のN分布の不均一性が考えられているが、直接N分布を観察することが困難である。本研究では、希薄窒化物半導体であるGaAsN膜中において、(i)N原子の空間分布を三次元で制御したGaAsN薄膜の作製、(ii)実際のN分布の評価、(iii)N原子の空間分布がN局在準位および電気特性に与える影響の解明、の３点の解明し、GaAsNも含めた希薄窒化物半導体材料全ての高品質化の指針を得る。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、希薄窒化物半導体であるGaAsN膜中において、N原子の空間分布を三次元で制御したGaAsN薄膜の作製と実際のN分布の評価を行なった。
三次元制御には、1原子層毎に成長が制御可能な原子層エピタキシー(ALE)法による成長方向のN原子分布制御と、微傾斜基板を利用した表面ステップによる面内のN分布制御を併用した。
ステップ密度を系統的に変化させた基板上へのGaAsN成長により、表面のステップ近傍とテラス上でのN原子の取り込み量を定量的に明らかにした。この結果を利用して微傾斜基板上への3次元的に分布を制御した成長を試み、成長方向と[110]方向の2方向への分布を制御した超構造の作製を実現した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
GaAsN等の希薄窒化物半導体は、Nを導入することでGeやSiに格子整合可能でバンドギャップエネルギーを1~2 eVに制御可能であることから、多接合型太陽電池等への応用が期待されている。しかし、N導入による電気特性の悪化が問題である。特性悪化の原因としてN分布の不均一が指摘されているが、実際のN分布の観察は難しい。
そこで本研究では、意図的にN分布を制御したGaAsN薄膜を作製を試み、成長方向と成長面内でN分布を意図的に制御したGaAsN薄膜の作製手法を確立した。今後本手法により作製したGaAsN薄膜の電気特性評価により、N分布の影響が明らかになることが期待される。
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