研究課題
酸化亜鉛(ZnO)、窒化ガリウム(GaN)に代表されるワイドバンドギャップ半導体はこれまで光学応用が主であったが近年、高周波素子の材料など電子デバイス用の材料としても注目されており電気特性制御、電極材料の最適化は重要な技術である。特に金属との界面は物性制御において重要な点である。そこでワイドバンドギャップ半導体であるZnOのショットキーダイオードを作成し、金属/酸化物界面における安定性と、ガスセンサー等の応用を期待し、水素ガスへの応答性についてその界面の挙動をについて検討を行った。電気特性による評価と併せて、放射光を用いた硬X線分光法により界面状態を詳細に検討した。この結果、極性の異なるZnO単結晶(酸素で終端されている酸素面と金属で終端されている亜鉛面)と金属の界面において、界面形成機構が異なることが確認された。酸素面は金属電極側に酸化層が亜鉛面よりも厚く存在し界面に欠陥を多く有するのに対して、亜鉛面は金属電極側に亜鉛が拡散することで金属電極の酸化と界面欠陥の増加が抑制される。酸化と金属の拡散は、ともにショットキー特性の劣化につながるが界面の酸素欠陥に大きな差を生じる。この界面の欠陥状態の相違により水素に対する応答は欠陥の多い酸素面が水素量変化に対する電気特性の応答が大きく出ることが確認された。しかしながら熱に対する耐性は酸素面では金属電極の酸化が進行し特性の劣化が顕著となった。紫外線応答においても酸素面の特性が亜鉛面より劣り、総合的に亜鉛面の安定性と特性が良いことが確認された。界面の酸化、金属拡散の問題は酸化物最表面を窒化など酸化、拡散を抑制する表面処理を行うことで特性の制御が可能であることも成果として得られた。
すべて 2009 2008
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Journal of Vacuum Science and Technology A 27
ページ: 492-495
