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2006 年度 研究成果報告書概要

擬似混晶技術によるp型酸化亜鉛系半導体の作製

研究課題

研究課題/領域番号 17360010
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 応用物性・結晶工学
研究機関京都大学

研究代表者

藤田 静雄  京都大学, 国際融合創造センター, 教授 (20135536)

研究期間 (年度) 2005 – 2006
キーワード酸化亜鉛 / P型伝導 / 疑似混晶 / 超格子 / ドーピング / 分子線エピタキシ / 銅系酸化物薄膜 / ワイドギャップ半導体
研究概要

p型ワイドギャップ酸化物半導体とZn(Mg)Oとの超格子構造によって、Zn(Mg)Oとコヒーレントに成長しかつp型伝導を示す疑似混晶を実現することを目的に研究を行った。Zn(Mg)0は強い励起子効果による優れた光機能を持ち、紫外領域の発光ダイオード等、光デバイスに向けて期待が高い。しかし、Zn(Mg)Oにおいてp型伝導を得るのが困難なことがその応用を妨げている。本研究は、この問題を独創的な技術によって打破することに意義があるもので、Zn(Mg)0のデバイス応用を進める波及効果につながるところに研究の高い重要性がある。
本研究では、Zn(Mg)Oとの超格子構造を作製するp型酸化物半導体として、CuO、Cu_2O、CulnO_2、CuGaO_2、CuAlO_2等のCu系酸化物に着目した。これらは酸化物半導体の中でp型伝導を示す特徴的なものであり、かつc軸配向した六方晶ZnOに対して類似の結晶面を持っている。なかでもCuGaO_2はバンドギャップ3.6eVと大きく、デラフォサイト構造を持ちZnOのc面と結晶形が整合するとともに、格子不整合度は1%以下と小さいことから有力な候補と考えた。
結晶成長は分子線成長(MBE)により行った。Cuと0の照射により、主にCuOの層が得られた。CuOは立方晶を取るがZnO上の極薄膜は六方晶を引き継いでコヒーレントに成長した。しかし、CuOではp型伝導は得られなかった。他方、Gaと0の照射により、Ga_20_3の層が得られた。これは5eV近い禁制帯幅を持ち、鋭い吸収端を示した。これらを混合したCuGaO_2では、キャリア密度9×10^<14>cm^<-3>、移動度3.5cm^2/Vsのp型伝導が得られた。この結果を受け、CuGaO_2/ZnO超格子を作製し、キャリア密度10^<14>cm^<-3>台のp型伝導を得ることができた。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2007 2005

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (9件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Roles of hydrogen and nitrogen in p-type doping of ZnO2007

    • 著者名/発表者名
      J.G.-Lu
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters 441

      ページ: 68-71

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ga_2O_3 thin film growth on c-plane sapphire substrates by molecular beam epitaxy for deepultraviolet photodetectors2007

    • 著者名/発表者名
      T.Oshima
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 46

      ページ: 7217-7220

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Roles of hydrogen and nitrogen in p-type doping of ZnO2007

    • 著者名/発表者名
      JG.-Lu, S. Fujita
    • 雑誌名

      Chemical Physics Letters Vol.441(1-3)

      ページ: 68-71

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Ga_2O_3 thin film growth on c-plane sapphire substrates by molecular beam epitaxy for deep-ultraviolet photodetecters2007

    • 著者名/発表者名
      T. Oshima, T. Okuno, S. Fujita
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics vol.46 No, 11

      ページ: 7217-7220

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [学会発表] MBE gxowth and characterization of Ga_2O_3 and (InCa)_2O_3 films with ultraviolet optical functions2007

    • 著者名/発表者名
      T.Oshima
    • 学会等名
      49th Electronic Materials Conference
    • 発表場所
      Notre Dame
    • 年月日
      2007-06-22
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [学会発表] MBE growth and characterization of Ga_20_3 and(InGa)_20_3 films with ultraviolet optical functions2007

    • 著者名/発表者名
      T. Oshima, T. Okuno, S. Fujita
    • 学会等名
      49th Electronic Materials Conference
    • 発表場所
      Note Dame
    • 年月日
      2007-06-22
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [学会発表] Properties of N-doped ZnO thin films in annealing process2007

    • 著者名/発表者名
      J.-G.Lu
    • 学会等名
      2007 European Materials Research Society(E-MRS)Spring Meeting
    • 発表場所
      Strasbourg
    • 年月日
      2007-05-29
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [学会発表] MBE gxowth and characterization of Ga_2 O_3 and (InCa)_2O_3 films for ultraviolet applications2007

    • 著者名/発表者名
      T.Oshima
    • 学会等名
      211th Electrochemical Society Meeting
    • 発表場所
      Chicago
    • 年月日
      2007-05-07
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [学会発表] MBE growth and characterization of(In_xGa_<1-x>)_2O_3 this films(in Japanese)2007

    • 著者名/発表者名
      T. Oshima, S. Fujita
    • 学会等名
      211th Electrochemical Society Meeting
    • 発表場所
      Chicago
    • 年月日
      2007-05-07
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [学会発表] 酸化亜鉛系半導体ナノ構造2007

    • 著者名/発表者名
      藤田 静雄
    • 学会等名
      2007年春季第54回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      青山学院大学
    • 年月日
      2007-03-29
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [学会発表] MBEによる(In_xGa_<1-x>_2O3_薄膜の成長2007

    • 著者名/発表者名
      大島 孝仁
    • 学会等名
      2007年春季第54回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      青山学院大学
    • 年月日
      2007-03-29
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [学会発表] ZnO-based nanostructures(in Japanese)2007

    • 著者名/発表者名
      S. Fujita
    • 学会等名
      54th Meeting of Japan Society of Applied Physics and Related Societies
    • 発表場所
      Aoyama Gakuin Univ
    • 年月日
      2007-03-29
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [学会発表] MBE growth of(In_xGa_<1-x>i-.)_20_3 this films(in Japanese)2007

    • 著者名/発表者名
      T. Oshima, S. Fujita
    • 学会等名
      54th Meeting of Japan Society of Applied Physics and Related Societies
    • 発表場所
      Aoyama Gakuin Univ
    • 年月日
      2007-03-29
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [産業財産権] p型ワイドギャップ半導体2005

    • 発明者名
      藤田 静雄, 外3名
    • 権利者名
      国立大学法人京都大学
    • 産業財産権番号
      特許出願2005-223846
    • 出願年月日
      2005-08-02
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より

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公開日: 2010-02-04  

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