| 研究課題/領域番号 |
21K18910
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分30:応用物理工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
今西 正幸 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (00795487)
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| 研究分担者 |
富樫 理恵 上智大学, 理工学部, 准教授 (50444112)
宇佐美 茂佳 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (30897947)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 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 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2021年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
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| キーワード | 酸化ガリウム / OVPE / 熱力学計算 / 高純度 / 気相法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
従来パワー半導体材料として注目されていたSiCやGaNではバルク結晶の低欠陥化や低コスト化が未だ課題であるのに対し、β相酸化ガリウムでは引き上げ法によるバルク結晶成長技術が既に確立されている。近年応募者らはGaN結晶成長に用いていた独自の気相成長技術（OVPE法）によりβ相酸化ガリウム結晶のエピ成長も可能であることを発見した。そこで、本申請研究では酸化ガリウムエピ成長をOVPE法により実現し、高耐圧かつリーク電流の小さいショットキーバリアダイオードを試作することを目的とする。また、化合物半導体結晶成長分野において、毒性ガスフリーのOVPE法を導入し、環境に優しいプロセスの創成も目指している。
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| 研究成果の概要 |
本件研究では、次世代パワー半導体として注目されているβ相酸化ガリウム（Ga2O3）において課題とされているエピタキシャル結晶成長技術をoxide vapor phase epitaxy （OVPE）法により実現することを目的とした。c面サファイア上へのヘテロエピタキシャル成長を試みたところ、(-201)面配向のβ相酸化ガリウム結晶膜が得られた。(001)面及び(010)面バルク酸化ガリウム基板上のホモエピタキシャル成長についても、品質を引き継いだ状態での結晶成長に成功した。塩素不純物については検出下限以下であり、原料としてGaClではなくGa2Oを用いるOVPE法の利点を示すことができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来パワー半導体材料として注目されていたSiCやGaNではバルク結晶の低欠陥化や低コスト化が未だ課題であるのに対し、β相Ga2O3では引き上げ法によるバルク結晶成長技術が既に確立されている。一方、エピタキシャル成長技術の高純度化が課題であったが、OVPE法により原料ガスに由来する不純物を抑制し、高純度な結晶成長方法を確立したことは、高耐圧酸化ガリウムデバイスの実現と社会への普及・省エネルギー化につながる。また、毒性ガスを扱うことが多かった化合物半導体結晶成長分野の中で、OVPE法は毒性ガスフリーの結晶成長手法であり、環境に優しいプロセスを新たに創成することができたといえる。
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