ガラス基板上に配向を有するIGZO薄膜の形成メカニズムの解明

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16K04966
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 青山学院大学
• 研究代表者: 重里 有三 青山学院大学, 理工学部, 教授 (90270909)
• 研究分担者: 岡島 敏浩 公益財団法人佐賀県地域産業支援センター九州シンクロトロン光研究センター, ビームライングループ, 主任研究員 (20450950) ; 賈 軍軍 青山学院大学, 理工学部, 助教 (80646737)
• 研究期間 (年度): 2016-10-21 – 2019-03-31
• キーワード: in-situ XRD / 結晶化 / 不純物添加 / 界面 / 薄膜

研究成果の概要

アモルファスIGZO, IGO, In2O3薄膜の結晶化機構をIn-situ XRDと高分解能TEMによって解明した。10％程度のSnやGaの添加ではIn2O3本来の結晶構造であるビックスバイトに結晶化するが、Zn添加やZn, Gaの供添加の場合はアモルファス構造から層状構造であるホモロガスIZO, IGZO構造になった。TEMによる詳細な構造解析と放射光を利用したin-situ XRDの測定により、アモルファス In2O3薄膜の結晶化過程とその配向、並びに不純物Sn, Ga、Znの添加の影響を調べ、結晶化の活性化エネルギーの変化を定量的に解析しAvramiの式を用いて解釈した。

自由記述の分野

物理気相成長法による機能性薄膜の作製

研究成果の学術的意義や社会的意義

これらの研究成果は国内外の学会で発表され、2018年12月に開催された第28回日本MRS年次大会では「奨励賞(Award for Encouragement of Research)」を受賞するなどの高い評価を得た。これは現世代のLCDやOLEDディスプレイを駆動するTFTの高性能化、更には次世代の技術開発に大きく貢献するという評価をいただいた。更に、光エレクトロニクス等の多岐にわたって応用展開が期待されているアモルファス－多結晶構造を持つ酸化物半導体薄膜における高次構造制御のための原理を大幅に解明したものであり、酸化インジウム系材料をはじめその他の材料系に関しても応用が可能である。