酸化ガリウムヘテロ接合とデバイス応用に関する研究

• 研究課題/領域番号: 26709020
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 佐賀大学 (2016); 東京工業大学 (2014-2015)
• 研究代表者: 大島 孝仁 佐賀大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (60583151)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 24,570千円 (直接経費: 18,900千円、間接経費: 5,670千円); 2016年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2015年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円); 2014年度: 13,780千円 (直接経費: 10,600千円、間接経費: 3,180千円)
• キーワード: 酸化ガリウム / ヘテロ接合 / 変調ドープ / 結晶成長 / 半導体物性 / 半導体デバイス / エピタキシャル成長 / 半導体ヘテロ接合 / バンドアラインメント

研究成果の概要

Ga2O3系ヘテロ接合デバイスを目指して，代表的なエピタキシャル法であるPLDとMBEを用いて作製した(Al,Ga)2O3膜の検討，ヘテロ接合界面のバンドアライメント評価，ならびに変調ドーピング構造作製評価を行った．その結果，MBEにより表面平坦な膜が得られること，ヘテロ接合がType Iであり，伝導帯価電子帯バンドオフセット比がおおよそ2：1であることが分かった．さらに，変調ドープによりヘテロ接合界面にキャリアの閉込を観察した．これらの知見は，Ga2O3ヘテロ接合デバイスの実現を強く示唆するものであった．

研究成果

• [雑誌論文] Epitaxial growth of γ-(AlxGa1-x)O3 alloy films for band-gap engineering (2017)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Oshima, Yuji Kato, Masaya Oda, Toshimi Hitora, and Makoto Kasu
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Carrier confinement observed at modulation-doped β-(AlxGa1-x)2O3/Ga2O3 heterojunction interface (2017)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Oshima, Yuji Kato, Naoto Kawano, Akito Kuramata, Shigenobu Yamakoshi, Shizuo Fujita, Toshiyuki Oishi, and Makoto Kasu
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 10 号: 3 ページ: 035701-035701
  • DOI: 10.7567/apex.10.035701
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Formation of indium-tin oxide ohmic contacts for β-Ga2O3 (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Oshima, R. Wakabayashi, M. Hattori, A. Hashiguchi, N. Kawano, K. Sasaki, T. Masui, A. Kuramata, S. Yamakoshi, K. Yoshimatsu, A. Ohtomo, T. Oishi, M. Kasu
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 55 号: 12 ページ: 1202B7-1202B7
  • DOI: 10.7567/jjap.55.1202b7
  • NAID: 210000147267
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Epitaxial growth and electric properties of γ-Al2O3 (110) films on β-Ga2O3 (010) substrates (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Hattori, T. Oshima, R. Wakabayashi, K. Yoshimatsu, K. Sasaki, T. Masui, A. Kuramata, S. Yamakoshi, K. Horiba, H. Kumigashira, A. Ohtomo
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 55 号: 12 ページ: 1202B6-1202B6
  • DOI: 10.7567/jjap.55.1202b6
  • NAID: 210000147266
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Oxygen-radical-assisted pulsed-laser deposition of β-Ga2O3 and β-(AlxGa1-x)2O3 films (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryo Wakabayashi, Takayoshi Oshima, Mai Hattori, Kohei Sasaki, Takekazu Masui, Akito Kuramata, Shigenobu Yamakoshi, Kohei Yoshimatsu, Akira Ohtomo
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: 424 ページ: 77-79
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2015.05.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conducting Si-doped γ-Ga2O3 epitaxial films grown by pulsed-laser deposition (2015)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Oshima, Kentarou Matsuyama, Kohei Yoshimatsu, Akira Ohtomo
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: 421 ページ: 23-26
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2015.04.011
  • 査読あり
• [学会発表] Band-gap engineering of metastable γ-(AlxGa1-x)2O3 alloy system (2017)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Oshima, Yuji Kato, Masaya Oda, Toshimi Hitora, and Makoto Kasu
  • 学会等名: Compound Semiconductor Week 2017, Berlin, Germany
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2017-05-14
  • 国際学会
• [学会発表] Successful modulation-doping for β-(AlxGa1-x)2O3/β-Ga2O3 system (2017)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Oshima, Yuji Kato, Naoto Kawano; Akito Kuramata, Shigenobu Yamakoshi; Shizuo Fujita; Toshiyuki Oishi, and Makoto Kasu
  • 学会等名: Compound Semiconductor Week 2017, Berlin, Germany
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2017-05-14
  • 国際学会
• [学会発表] Growth and characterization of (Al,Ga)2O3-based alloy and heterostructures (2017)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Oshima
  • 学会等名: The 5th International Conference on Light-Emitting Devices and Their Industrial Applications
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2017-04-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] (001)β-Ga2O3ショットキーバリアダイオードのリーク電流と結晶欠陥との関係 (2017)
  • 著者名/発表者名: 橋口明広，森林朋也，大島孝仁，大石敏之，輿公祥，佐々木公平，倉又朗人，上田修，嘉数誠
  • 学会等名: 2017年第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜，神奈川県
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] (-201)β-Ga2O3ショットキーバリアダイオードのリーク電流と結晶欠陥との関係 (2017)
  • 著者名/発表者名: 森林朋也，橋口明広，大島孝仁，花田賢志，大石敏之，輿公祥，佐々木公平，倉又朗人，上田修，嘉数誠
  • 学会等名: 2017年第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜，神奈川県
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] γ-(AlxGa1-x)2O3混晶系におけるバンドギャップ制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 加藤勇次，大島孝仁，織田真也，人羅俊実，嘉数誠
  • 学会等名: 2017年第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜，神奈川県
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] β-(AlxGa1-x)2O3/β-Ga2O3ヘテロ接合界面におけるキャリア閉じ込めの観察 (2017)
  • 著者名/発表者名: 加藤勇次，大島孝仁，河野直士，倉又朗人，山腰茂伸，藤田静雄，大石敏之，嘉数誠
  • 学会等名: 2017年第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜，神奈川県
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] EFG法β型酸化ガリウムの結晶欠陥とSBD素子特性との関連 (2017)
  • 著者名/発表者名: 嘉数誠，花田賢志，大島孝仁
  • 学会等名: 日本学術振興会結晶成長の科学と技術第161委員会第98回委員会
  • 発表場所: 長浜ロイヤルホテル，滋賀県
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] 酸化ガリウム系ヘテロ接合界面におけるキャリア閉じ込めの観察 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大島孝仁，加藤勇次，河野直士，倉又朗人，山腰茂伸，藤田静雄，大石敏之，嘉数誠
  • 学会等名: 電気学会 電子デバイス研究会 次世代化合物半導体デバイスの機能と応用
  • 発表場所: 絹の渓谷碧流，栃木県
  • 年月日: 2017-03-09
  • 招待講演
• [学会発表] β-Ga2O3ショットキーバリアダイオードのリーク電流と結晶欠陥との関係 (2016)
  • 著者名/発表者名: 橋口明広，森林朋也，花田賢志，大島孝仁，大石敏之，輿公祥，佐々木公平，倉又朗人，上田修，嘉数誠
  • 学会等名: 2016年第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ，新潟県
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] 酸化ガリウムダイオードを用いたレクテナ回路動作 (2016)
  • 著者名/発表者名: 河野直士，大島孝仁，嘉数誠，大石敏之
  • 学会等名: 2016年第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ，新潟県
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] β-Ga2O3用ITOオーミック電極 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大島孝仁，若林諒，服部真依，橋口明広，河野直士，佐々木公平，増井建和，倉又朗人，山腰茂伸，吉松公平，大友明，大石敏之，嘉数誠
  • 学会等名: 2016年第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ，新潟県
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] PLD and MBE growth of Ga2O3 and (AlxGa1-x)2O3 (2016)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Oshima
  • 学会等名: German-Japanese Gallium Oxide Technology Meeting 2016
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2016-09-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ITO ohmic contacts for β-Ga2O3 (2016)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Oshima, Ryo Wakabayashi, Mai Hattori, Akihiro Hashiguchi, Naoto Kawano, Kohei Sasaki, Takekazu Masui, Akito Kuramata, Shigenobu Yamakoshi, Kohei Yoshimatsu, Akira Ohtomo, Toshiyuki Oishi, and Makoto Kasu
  • 学会等名: German-Japanese Gallium Oxide Technology Meeting 2016
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2016-09-07
  • 国際学会
• [学会発表] γ型酸化ガリウム系半導体の開拓研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大島孝仁
  • 学会等名: 第3回学産交流ポスターセッション
  • 発表場所: 新化学技術推進協会会議室，東京
• [学会発表] 酸化ガリウム系半導体の薄膜成長 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大島孝仁
  • 学会等名: 第1回ISYSE 研究会
  • 発表場所: 広島大学
  • 招待講演
• [学会発表] Mist CVD法の基礎と応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大島孝仁
  • 学会等名: 日本学術振興会透明酸化物光・電子材料第166委員会第72回研究会
  • 発表場所: 田町キャンパスイノベーションセンター，東京都
  • 招待講演
• [学会発表] Epitaxial growth of gamma-phase Ga2O3 semiconductor (2015)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Oshima
  • 学会等名: Energy Materials Nanotechnology collaborative conference on Crystal Growth 2015
  • 発表場所: Hong Kong, China
  • 年月日: 2015-12-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Evaluation of band offset at β-(AlxGa1-x)2O3/β-Ga2O3 (2015)
  • 著者名/発表者名: Mai Hattori, Ryo Wakabayashi, Takayoshi Oshima, Kohei Sasaki, Takekazu Masui, Akito Kuramata, Shigenobu Yamakoshi, Hiroshi Horiba, Hiroshi Kumigashira, Kohei Yoshimatsu, and Akira Ohtomo
  • 学会等名: The 1st International Workshop on Gallium Oxide and Related Materials
  • 発表場所: Kyoto University, Japan
  • 年月日: 2015-11-03
  • 国際学会
• [学会発表] Epitaxial relationship and capacitance-voltage characteristics of γ-Al2O3 films grown on (010) β-Ga2O3 substrates (2015)
  • 著者名/発表者名: Mai Hattori, Takayoshi Oshima, Ryo Wakabayashi, Kohei Sasaki, Takekazu Masui, Akito Kuramata, Shigenobu Yamakoshi, Kohei Yoshimatsu, and Akira Ohtomo
  • 学会等名: The 1st International Workshop on Gallium Oxide and Related Materials
  • 発表場所: Kyoto University, Japan
  • 年月日: 2015-11-03
  • 国際学会
• [学会発表] Strong Fermi-level pinning at metal β-Ga2O3(-201) interface (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryo Wakabayashi, Takayoshi Oshima, Mai Hattori, Kohei Sasaki, Takekazu Masui, Akito Kuramata, Shigenobu Yamakoshi, Kohei Yoshimatsu, and Akira Ohtomo
  • 学会等名: The 1st International Workshop on Gallium Oxide and Related Materials
  • 発表場所: Kyoto University, Japan
  • 年月日: 2015-11-03
  • 国際学会
• [学会発表] Growth and electric properties of conductive β-(AlxGa1-x)2O3 films (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryo Wakabayashi, Takayoshi Oshima, Mai Hattori, Kohei Sasaki, Takekazu Masui, Akito Kuramata, Shigenobu Yamakoshi, Kohei Yoshimatsu, and Akira Ohtomo
  • 学会等名: The 1st International Workshop on Gallium Oxide and Related Materials
  • 発表場所: Kyoto University, Japan
  • 年月日: 2015-11-03
  • 国際学会
• [学会発表] N-type Doping of γ-Ga2O3 epitaxial films (2015)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Oshima, Keitaro Matsuyama, Kohei Yoshimatsu, and Akira Ohtomo
  • 学会等名: The 1st International Workshop on Gallium Oxide and Related Materials
  • 発表場所: Kyoto University, Japan
  • 年月日: 2015-11-03
  • 国際学会
• [学会発表] 酸化ガリウムの研究とエレクトロニクスへの応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大島孝仁
  • 学会等名: グリーンエレクトロニクス研究所セミナー
  • 発表場所: 佐賀大学
  • 年月日: 2015-10-21
  • 招待講演
• [学会発表] β-Ga2O3上γ-Al2O3膜のエピタキシャル構造と容量電圧特性評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 服部真依, 若林諒, 大島孝仁, 佐々木公平, 増井建和, 倉又朗人, 山腰茂伸, 吉松公平, 大友明
  • 学会等名: 2015年第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2015-10-13
• [学会発表] 金属/β-Ga2O3 (201)界面における強いフェルミ準位ピンニング効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 若林諒, 大島孝仁, 服部真依, 佐々木公平, 増井建和, 倉又朗人, 山腰茂伸, 吉松公平, 大友明
  • 学会等名: 2015年第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2015-10-13
• [学会発表] Type-I band alignment at β-(AlxGa1-x)2O3/β-Ga2O3 heterojunctions (2015)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Oshima, Mai Hattori, Ryo Wakabayashi, Kohei Sasaki, Takekazu Masui, Akito Kuramata, Shigenobu Yamakoshi, Hiroshi Horiba, Hiroshi Kumigashira, Kohei Yoshimatsu, and Akira Ohtomo
  • 学会等名: 34th Electronic Materials Symposium
  • 発表場所: ラフォーレ琵琶湖
  • 年月日: 2015-07-15
• [学会発表] Oxygen-radical-assisted pulsed-laser deposition of β-Ga2O3-based films (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryo Wakabayashi, Takayoshi Oshima, Mai Hattori, Kohei Sasaki, Takekazu Masui, Akito Kuramata, Shigenobu Yamakoshi, Kohei Yoshimatsu, and Akira Ohtomo
  • 学会等名: 34th Electronic Materials Symposium
  • 発表場所: ラフォーレ琵琶湖
  • 年月日: 2015-07-13
• [学会発表] β-(AlxGa1-x)2O3/β-Ga2O3ヘテロ接合のバンドオフセット評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 服部真依，若林諒，大島孝仁，佐々木公平，増井健和，倉又朗人，山腰茂伸，堀場弘司，組頭広志，吉松公平，大友明
  • 学会等名: 2015年第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学（神奈川県・平塚市）
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] 酸素ラジカル支援PLD法による酸化ガリウム系混晶薄膜の成長 (2015)
  • 著者名/発表者名: 若林諒，服部真依，大島孝仁，佐々木公平，増井建和，倉又朗人，山腰茂伸，吉松公平，大友明
  • 学会等名: 2015年第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学（神奈川県・平塚市）
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] Oxygen-radical-assisted pulsed-laser deposition of β-(AlxGa1-x)2O3 alloy films (2014)
  • 著者名/発表者名: Ryo Wakabayashi, Mai Hattori, Takayoshi Oshima, Akira Mukai, Kohei Sasaki, Takekazu Masui, Akito Kuramata, Shigenobu Yamakoshi, Kohei Yoshimatsu, and Akira Ohtomo
  • 学会等名: The First E-MRS/MRS-J Bilateral Symposia
  • 発表場所: 横浜市開港記念会館（神奈川・横浜市）
  • 年月日: 2014-12-10 – 2014-12-12
• [学会発表] 伝導性γ相酸化ガリウム薄膜の作製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松山慶太朗，大島孝仁，吉松公平，大友明
  • 学会等名: 2014年第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市・北区）
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] Optical applications of wide-band-gap gallium oxide (2014)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Oshima
  • 学会等名: 23rd Congress and General Assembly of the International Union of Crystallography
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2014-08-05 – 2014-08-12
  • 招待講演
• [学会発表] Epitaxial growth of ZnGa2O4 films by mist chemical vapor deposition (2014)
  • 著者名/発表者名: Mifuyu Niwa, Takayoshi Oshima, Akira Mukai, Tomohito Nagami, Toshihisa Suyama, and Akira. Ohtomo
  • 学会等名: The 8th International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics
  • 発表場所: メルパルク横浜（神奈川・横浜市）
  • 年月日: 2014-06-25 – 2014-06-27
• [学会発表] Epitaxial growth of wide-band-gap ZnGa2O4 films (2014)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Oshima, Mifuyu Niwa, Akira Mukai, Tomohito Nagami, Toshihisa Suyama, and Akira Ohtomo
  • 学会等名: The 41th International Symposium on Compound Semiconductor
  • 発表場所: Montpellier. France
  • 年月日: 2014-05-12 – 2014-05-15
• [学会発表] β-Ga2O3 photoeledtrode for water splitting (2014)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Oshima, Kenichi Kaminaga, Hisanori Mashiko, Akira Mukai, Kohei Sasaki, Takekazu Masui, Akito Kuramata, Shigenobu Yamakoshi, and Akira Ohtomo
  • 学会等名: The 41th International Symposium on Compound Semiconductor
  • 発表場所: Montpellier. France
  • 年月日: 2014-05-12 – 2014-05-15
• [備考] 個人ページ
  • URL: http://www.ee.saga-u.ac.jp/pelab/oshima/publication.html
• [備考] Tokyo Tech Research Repository
  • URL: http://t2r2.star.titech.ac.jp/cgi-bin/researcherinfo.cgi?q_researcher_content_number=CTT100604106
• [備考] 研究者Webﾍﾟｰｼﾞ
  • URL: http://www.apc.titech.ac.jp/~aohtomo/member_list/oshima/oshima_index.html