窒化インジウム極薄膜へのドーピング技術開発

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K04955
• 研究機関: 東京大学
• 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)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 窒化物半導体

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。
2021年度は極薄膜InNチャネルトランジスタの特性を向上させるために、基板として使用しているAlN表面の平坦化をおこなった。スパッタリング法で、AlN/サファイアテンプレート基板にAlNをホモエピタキシャル成長させた後に、窒素雰囲気下で1500℃以上の高温アニール処理を施すことで、原子レベルで平坦な表面を露出させることに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Reduction of Twin Boundary in NbN Films Grown on Annealed AlN (2022)
  • 著者名/発表者名: Kihira Shunya、Kobayashi Atsushi、Ueno Kohei、Fujioka Hiroshi
  • 雑誌名: Crystal Growth & Design 巻: 22 ページ: 1720～1723
  • DOI: 10.1021/acs.cgd.1c01287
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrathin rock-salt type NbN films grown on atomically flat AlN/sapphire substrates (2021)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Atsushi、Ueno Kohei、Fujioka Hiroshi
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: 572 ページ: 126269～126269
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2021.126269
  • 査読あり
• [学会発表] NbNを利用したAl極性AlN上へのN極性AlNエピタキシャル成長 (2022)
  • 著者名/発表者名: 紀平俊矢, 小林篤, 上野耕平, 藤岡洋
  • 学会等名: 第69回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] Epitaxial integration of NbN superconductors with AlN (2022)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Kobayashi, Shunya Kihira, Kohei Ueno, Hiroshi Fujioka
  • 学会等名: IWSingularity 2022
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 格子整合AlN上へのNbN低温エピタキシャル成長 (2021)
  • 著者名/発表者名: 趙康, 紀平俊矢, 小林篤, 上野耕平, 藤岡洋
  • 学会等名: 第13回ナノ構造・エピタキシャル成長講演会
• [学会発表] 表面平坦化処理を施したAlN上へのNbNエピタキシャル成長 (2021)
  • 著者名/発表者名: 紀平俊矢, 前田亮太, 小林篤, 上野耕平, 藤岡洋
  • 学会等名: 第82回 応用物理学会 秋季学術講演会
• [学会発表] 窒化物半導体と超伝導体の融合をめざして (2021)
  • 著者名/発表者名: 小林篤
  • 学会等名: 応用物理学会中国四国支部・若手半導体研究会
  • 招待講演