2020 年度研究成果報告書

高品質なα型酸化ガリウム系薄膜による量子ヘテロ構造物性の研究

研究課題

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研究課題/領域番号	18K04958
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分30010:結晶工学関連
研究機関	和歌山大学
研究代表者	宇野和行和歌山大学, システム工学部, 准教授 (90294305)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード	α型酸化ガリウム / ミストCVD法 / 結晶成長機構 / 錯体化速度
研究成果の概要	本研究ではα型酸化ガリウム(α-Ga2O3)結晶の成長にミストCVD法を用いた。高品質なα-Ga2O3薄膜とα-(AlGa)2O3混晶薄膜，ヘテロ構造の作製を，結晶成長機構を明らかにしつつ実施した。その結果，以下の結果を得た。(1)α-Ga2O3およびα-(AlGa)2O3混晶薄膜は，GaおよびAlイオンのアセチルアセトナート錯体化と配位子交換により生じる。(2)Alイオンの錯体化速度を定量的に明らかにした。(3)スズにメモリ効果があることを見出した。今回の研究はヘテロ構造の作製には至らなかったが，それに必要な高い平坦性をもつ混晶膜を得る手法を結晶成長機構に基づいて実現できた。
自由記述の分野	半導体結晶成長
研究成果の学術的意義や社会的意義	学術的意義として主要なものは，検討されることが少なかった酸化ガリウム薄膜のミストCVD法の成長メカニズムが明らかになったことである。さらに，AlGaO混晶薄膜でも同じ成長メカニズムをもつことも示すことができた。また，Alのアセチルアセトナート錯体化の速度を定量的に評価したことは，新しい化学的な知見であるだけでなく，Alイオンを含む水溶液を使ってミストCVD成長を行うための重要な指針を与えるものである。以上の研究成果は，カーボンゼロやSociety5.0を実現するためのパワーデバイスとして期待される酸化ガリウムの応用にも重要な知見を与えるものと期待される。