研究課題
本年度研究では、紫外パルスレーザー照射による室温下単結晶薄膜固相成長、または単結晶基板の原子レベル平坦化や緩衝層などを利用したパルスレーザー堆積法（PLD）による非平衡的な単結晶薄膜室温プロセスを駆使し、高温では不可能な超高濃度不純物を含有させた熱力学的に準安定な酸化物系薄膜を合成することで、電子あるいは正孔の異常ドーピングを誘発し、Ga2O3などのワイドギャップ半導性酸化物において、新規なp-n制御や電磁気機能を有した材料を創製することを目的として、主に、Ga2O3やV2O5酸化物薄膜を対象として成膜、および評価を行った。高温基板上堆積の酸化物薄膜が含有できる不純物濃度は熱力学的に制限され易いが、本研究では室温付近で準安定相の結晶性薄膜を合成することで、偏析させることなく熱力学的限界を打破した高濃度不純物をドーピングさせることを研究の特徴とするが、本年度の研究において、サファイア基板上にPLD堆積したGa2O3非晶質薄膜に対し、基板裏側から紫外パルスエキシマレーザーを照射して固相エピタキシャル成長を達成した。高分解能TEM解析から室温結晶成長が薄膜／基板界面から起こることを見出した。一方、V2O5系酸化物半導体薄膜の作製において、PLD成膜した非晶質V2O5薄膜が不純物ドーピングなしでもｐ型半導体特性を示すことを初めて見出した。通常のV2O5系酸化物はn型半導体であるので、今回の特異な電子特性は、今後の研究展開に有用な知見を提供してくれた。
2: おおむね順調に進展している
研究途中で、成膜装置や膜評価装置の故障があり、当初の見込みよりも研究成果が出ないのではと危惧されたが、実験遂行の工夫を重ね、効率的な研究遂行を実施した結果、種々の興味ある研究結果とおおむね期待通りの成果を挙げることができている。従って、おおむね順調に進展しているといえる。
*前年度に得られた成果をベースにして、サファイア基板上での紫外エキシマレーザー照射による種々のワイドギャップ酸化物薄膜の室温固相エピタキシャル成長のための成膜パラメーターや結晶化条件の最適化を図り、電子特性制御のための高濃度不純物ドーピングによる高結晶性酸化物半導体薄膜のの構築と物性制御を系統的に調べる。
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すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)
Jpn. J. Appl. Phys. Vol.58 (2019)
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