2019 年度研究成果報告書

低酸素分圧下での酸化ガリウムの結晶欠陥の生成と生成した欠陥を利用したドーピング

研究課題

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研究課題/領域番号	17K06791
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	無機材料・物性
研究機関	岐阜大学
研究代表者	大矢豊岐阜大学, 工学部, 教授 (80167311)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード	酸化ガリウム / 電気伝導度 / 格子欠陥
研究成果の概要	高純度酸化ガリウム焼成体を作製し、電気伝導度の酸素分厚依存性を測定し、併せて透過電子顕微鏡による組織観察を行った。酸化ガリウム焼成体は酸素分圧を低くすると電気伝導度が増加するというｎ型酸化物半導体の性質を示したが、酸素分圧が10の-5乗を境として酸素分圧依存性が変化し、それよりも高い酸素分圧の場合は２価に帯電した格子間ガリウムイオン、それよりも低いときは依存性が小さくなったが格子欠陥の種類は分からなかった。実験後の試料中には非常に高密度の刃状転位が観察され、点欠陥やその会合だけでなく、転位のような線欠陥からのキャリア生成も考慮する必要があることが示された。
自由記述の分野	無機材料・物性
研究成果の学術的意義や社会的意義	酸化ガリウムは次世代のパワーデバイス用の半導体基板として注目され、研究されている。半導体基板は高品質の単結晶を作製することが不可欠であるが、どの様な欠陥が生成し、これが電気的性質に影響を及ぼしているかについて明らかにする必要がある。この研究では酸化物半導体の基礎となる欠陥の生成について電気伝導度の酸素分圧依存性についての実験を行った。その結果は酸素分圧が高いときには２価に帯電した格子間ガリウムが重要な役割を果たしていることが分かった。さらに非常に高密度の刃状転移が存在しており、これが高品質な単結晶の合成に影響を及ぼすことも示された。