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2017 年度 実績報告書

7 eVのバンドギャップを持つ半導体の作製

研究課題

研究課題/領域番号 16K13673
研究機関佐賀大学

研究代表者

大島 孝仁  佐賀大学, 工学(系)研究科(研究院), 特任助教 (60583151)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワード酸化ガリウム / 混晶 / 超格子
研究実績の概要

最終年度では,以下の3つの課題に取り組み一定の成果を得た.
(1)残念ながら,当初の7eVの半導体を作製するという目的は達成されなかったが,その代わりとして,β-(AlGa)2O3をチャネル層としたトランジスタを実現した(デバイス作製にはMITの協力を得た).酸化ガリウム系では世界初の混晶をチャネルとしたデバイスであり,そのバンドギャップは5.1 eVと,酸化ガリウムの4.6 eVよりも大きい.混晶をメインとしたデバイス応用の可能性を示唆した結果である.
(2)α型酸化ガリウム系混晶をヘテロ接合へと展開するために,格子不整合度が最も大きく作製困難なα-Ga2O3/Al2O3超格子を作製して,デバイス応用に有利なコヒーレント界面であることを確認した.またバンドオフセットを評価した.これらの結果は,任意組成の混晶ヘテロ接合の作製が可能であることが示され,α型ヘテロ接合デバイスを指示するものである.
(3)前年度,作製確認であると分かったγ型混晶系のヘテロ接合系への展開のために,最も格子不整合度の大きな組み合わせとなるγ-Ga2O3/Al2O3超格子を作製し,コヒーレント界面を確認した.なお,格子定数の大小関係が,γ-Al2O3<スピネル基板<γ-Ga2O3であるため,超格子の各層の厚みを制御して平均格子定数を基板に完全格子整合させることができた.これは,III-V族半導体でよく見られる高度な制御ができたことを示している.
以上,総じて混晶系の発展に寄与する成果を複数得ることができた.

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 5件、 招待講演 5件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] マサチューセッツ工科大学 Palacios氏(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      マサチューセッツ工科大学 Palacios氏
  • [国際共同研究] ベルリン工科大学 Wagner氏(Germany)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      ベルリン工科大学 Wagner氏
  • [雑誌論文] α-Al2O3/Ga2O3 superlattices coherently grown on r-plane sapphire2018

    • 著者名/発表者名
      Takayoshi Oshima, Yuji Kato, Masataka Imura, Yoshiko Nakayama, Masaki Takeguchi
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal defects observed by the etch-pit method and their effects on Schottky-barrier-diode characteristics on (-201) β-Ga2O32017

    • 著者名/発表者名
      Makoto Kasu, Takayoshi Oshima, Kenji Hanada, Tomoya Moribayashi, Akihiro Hashiguchi, Toshiyuki Oishi, Kimiyoshi Koshi, Kohei Sasaki, Akito Kuramata, and Osamu Ueda
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56 ページ: 901101-1-7

    • DOI

      10.7567/JJAP.56.091101

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrical properties of Schottky barrier diodes fabricated on (001) β-Ga2O3 substrates with crystal defects2017

    • 著者名/発表者名
      Takayoshi Oshima, Akihiro Hashiguchi, Tomoya Moribayashi, Kimiyoshi Koshi, Kohei Sasaki, Akito Kuramata, Osamu Ueda, Toshiyuki Oishi, and Makoto Kasu
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56 ページ: 086501-1-7

    • DOI

      10.7567/JJAP.56.086501

    • 査読あり
  • [学会発表] MBE grown coherent alpha-Al2O3/Ga2O3 superlattices2018

    • 著者名/発表者名
      Takayoshi Oshima
    • 学会等名
      European Materials Research Society
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High voltage operation of Ga2O3 MOS photodiodes2018

    • 著者名/発表者名
      Takayoshi Oshima
    • 学会等名
      Lester Eastman Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ga2O3-based metal-insulator-semiconductor photodiodes2018

    • 著者名/発表者名
      Takayoshi Oshima
    • 学会等名
      SPIE Photonics West
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] コヒーレントα-Al2O3/Ga2O3超格子の作製2018

    • 著者名/発表者名
      加藤勇次,井村将隆,中山佳子,竹口雅樹,大島孝仁
    • 学会等名
      2018年第65回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Electrical properties of Schottky diodes fabricated on a (001) β-Ga2O3 single crystal substrate having line-shaped voids and small defects2017

    • 著者名/発表者名
      Takayoshi Oshima, Akihiro Hashiguchi, Tomoya Moribayashi, Kimiyoshi Koshi, Kohei Sasaki, Akito Kuramata, Osamu Ueda, Toshiyuki Oishi, and Makoto Kasu
    • 学会等名
      2nd International Workshop on Gallium Oxide and Related Materials
    • 国際学会
  • [学会発表] Bandgap, excitons, phonons, and thermal conductivity of alpha-, beta-, gamma- and epsilon-Ga2O32017

    • 著者名/発表者名
      N. Jankowski, R. Gillen, G. Callsen, C. Nenstiel, F. Nippert, A. Hoffmann, J. S. Reparaz, P. O. Vaccaro, A. R. Go, M. Campoy-Quiles, M. Bosi, R. Fornari, J. Schurmann, M. Kracht, A. Karg, M. Eickhoff, T. Oshima, et al
    • 学会等名
      2nd International Workshop on Gallium Oxide and Related Materials
    • 国際学会
  • [学会発表] (Al,Ga)2O3混晶系の現状について2017

    • 著者名/発表者名
      大島孝仁
    • 学会等名
      2017年第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] 異なるキャリア濃度のβ-Ga2O3ダイオードを用いたレクテナ回路動作の検討2017

    • 著者名/発表者名
      深見成, 河野直士, 荒木幸二, 大島孝仁, 大石敏之
    • 学会等名
      2017年第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] 低暗電流酸化ガリウムMIS光検出素子2017

    • 著者名/発表者名
      大島孝仁,橋川誠,富澤三世,佐々木公平,倉又 朗人,大石 敏之,嘉数 誠
    • 学会等名
      2017年第78回応用物理学会秋季学術講演会
  • [産業財産権] 積層体および半導体装置2018

    • 発明者名
      大島孝仁,四戸孝,高橋勲
    • 権利者名
      大島孝仁,四戸孝,高橋勲
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特許出願2018-036003

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公開日: 2018-12-17   更新日: 2022-06-07  

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