| 研究課題/領域番号 |
21KK0260
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| 研究種目 |
国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(A))
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| 配分区分 | 基金 |
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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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| 研究期間 (年度) |
2022 – 2023
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
15,470千円 (直接経費: 11,900千円、間接経費: 3,570千円)
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| キーワード | ミストCVD法 / 酸化物半導体 / ワイドバンドギャップ半導体 / 岩塩構造ワイドギャップ酸化物 / NiMgO / 岩塩構造 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
SiC (Eg: 3.3 eV) や GaN (Eg: 3.4 eV) を超える性能のデバイス実現を見据えて、より大きなバンドギャップを有するNiO-MgO-ZnO 系によるデバイスを目指す。成膜プロセスとしては、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 法を用いる。デバイス応用に資する NiMgO、MgZnO 単結晶薄膜の成長技術が確立できたことから、最終段階となる、パワーデバイスの実現を国際共同研究により実現する。デバイスプロセスまで一貫して行える環境で結晶成長を行う共同研究により、最終的には高耐圧を有するトランジスタを実現する。
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| 研究成果の概要 |
ミストCVD法を用いた岩塩構造のNiOまたはNiO-MgO-ZnOの成長とデバイス応用に関する知見として、以下のことを明らかにした。β-Ga2O3上へのNiOまたはNiMgOのエピタキシャル成長とその基板方位依存性を明らかにし、Liによるp型ドーピングの有用性を示した。また、β-Ga2O3基板とNiOまたはNiMgOとの接合界面について、NiMgOのMg組成や成長温度によるヘテロ接合のバンド構造の変化を調べた。さらに、HVPEまたはミストCVDで成長させたβ-Ga2O3とのヘテロ接合を有するデバイスを試作した。
また、MgO基板と格子整合するNiO-MgO-ZnO薄膜を単結晶成長した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ワイドバンドギャップ材料を用いたデバイスへの社会からの要請が高まっており、酸化物材料による高性能デバイスの実現が期待されている。酸化物材料の多くは、p型化が難しいとされ、主に研究されているワイドバンドギャップ酸化物であるGa2O3も例外ではない。そこで、Ga2O3とワイドバンドギャップかつp型を示すNiOまたはNiMgOとのヘテロ接合を見据えて研究を遂行した。Ga2O3上へのNiOまたはNiMgOの結晶成長からドーピング、デバイス作製、評価を行っており、実用化に必要な知見・技術を得た。さらに、ミストCVD法という環境負荷の小さな手法でこれらの成果を得たことは、実用化に繋がることが期待できる。
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