| 研究課題/領域番号 |
18K04955
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
小林 篤 東京大学, 生産技術研究所, 特任准教授 (20470114)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 窒化物半導体 |
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| 研究実績の概要 |
InNは優れた電気特性から、テラヘルツ領域で動作する高速電子素子や超高効率太陽電池を構成する有望な材料候補と期待されているが、厚膜InNへの不純物ドーピングという従来法ではp型/n型の制御が難しいため、新しい伝導性制御技術の開発が求められている。研究代表者らはこれまでに格子整合基板を用いることで、10nm以下の極薄膜InNの高品質化に成功しており、厚膜InNでは実現できなかった電界効果トランジスタの作製にも成功している。本研究では、研究代表者が作製するデバイスクオリティの極薄膜をプラットフォームとして、InNの伝導性制御技術の確立を目指す。
2018年度は極薄膜InNの低転位化に取り組んだ。YSZ基板上に膜厚5nm以下のN極性InN極薄膜が比較的高品質な状態で結晶成長可能なことが既にわかっており、本研究ではより転位密度の低いInN極薄膜を得るために、原子レベルで完全に定義されたYSZ基板表面を作製した。この表面にInNをステップフロー成長させることで、コヒーレントなInN極薄膜を得ることができた。また、同時に薄膜原料（Inと窒素ガス）の高純度化および成長チャンバーの清浄化を徹底的におこなった。InN極薄膜の高純度化および成長条件の精緻化により、キャリア移動度が向上することを確認した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究計画通りにInNの成長条件最適化が進行し、目標とする結晶性および電子移動度が実現している。
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| 今後の研究の推進方策 |
●極薄膜InNへの再現性のあるドーピングと伝導性の検証
高純度化されたInN極薄膜にSiやMgをドーピングし、極薄膜での伝導性制御を試みる。ドーピング濃度はSIMSで定量的に分析し成長条件と関連付けることで、再現性のあるドーピング手法を確立する。
●電界効果トランジスタの作製
InNのキャリア移動度を求めるために、ドーピングした極薄InNをチャネル層とした電界効果トランジスタを作製する。ゲート絶縁膜にはこれまでに実績のあるALD法で堆積したHfO2を用い、トップゲート型の構造とする。高濃度n型ドープ層では薄膜が縮退し、チャネル層として機能しないことが予想される。電子濃度を低減させ、電界効果移動度が最大となる電子濃度を明らかにすることが目標のひとつとなる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
実験が計画よりも効率的に進行したため、装置改造や成膜用基板購入費用が予定よりも少なく済んだ。この費用は次年度の新たな装置改造等に充てる予定である。
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