| 研究概要 |
バンドギャップが約4.9eVのワイドギャップ半導体であるなどの理由により透明電極やガスセンサとしての応用が検討されている酸化ガリウム(β-Ga_2O_3)薄膜への不純物添加をRFマグネトロンスパッタ法により試みた.β-Ga_2O_3薄膜は光吸収係数の測定を行なうためにSiO_2基板上に作製した.Ga_2O_3焼結体をターゲットに用い,RFマグネトロンスパッタリング装置を用いてArとO_2の混合ガス雰囲気で製膜した.また不純物添加の影響を調べるため,ターゲット上にSiの小片を置き,膜中に導入した.製膜時間は10分間とし,スパッタ中の背圧は2Pa一定とした.試料は室温でスパッタ後,400℃から800℃の熱処理を行い結晶化させた.
XRD測定結果から,不純物であるSiを多く添加すると,新たにピークが観測された.このピークはβ-Ga_2O_3のものではなく,Siとβ-Ga_2O_3の混晶が形成されたことを示唆している.段差膜厚計で見積もった薄膜の膜厚は,約30nmであった.また,光吸収測定から,600℃で熱処理を行った無添加β-Ga_2O_3薄膜の光吸収特性から見積もったバンドギャップの大きさは,約4.9eVだった.不純物を添加した試料のバンドギャップは,いずれも5.3eVであり,高エネルギー側にシフトしている.この原因は定かではないが,不純物添加によるバルク中の格子歪が原因と予想しており,今後検討が必要である。
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