新規Ga2O3半導体の価電子帯エネルギー位置制御とP型導電性の創出

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K15456
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分30010:結晶工学関連
• 研究機関: 鳥取大学
• 研究代表者: 赤岩 和明 鳥取大学, 工学研究科, 助教 (90778010)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 酸化ガリウム / 酸化物半導体 / P型導電性 / パワー半導体

研究成果の概要

本研究では、新規半導体として注目されるGa2O3で、物性的に不可能とされているP型導電性の導出のため、Ga2O3にGa2S3を混晶したGa2(O1-xSx)3混晶を作製し、混晶比xに応じて価電子帯エネルギーを浅い位置に制御し、浅いアクセプタ準位を形成してP型導電制御が行える事の実証を目的に研究を行った。成長方法にミストCVD法を用いて水溶媒またはメタノール溶媒にてGa2(O1-xSx)3薄膜の作製に取り組み、S原料濃度と溶媒による酸素供給量の制御により、最大で70%までのS混晶比を得ることができたが、一方で得られた薄膜は全てアモルファスであり、高結晶品質化が今後の課題となった。

自由記述の分野

結晶工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

新規半導体として注目されるGa2O3は、その高いバンドギャップにより、高耐圧パワーデバイスや深紫外光デバイスの分野で注目される新材料であるが、P型導電性が困難であることから、これまでの研究ではN型導電層と用いた単純な構造のデバイス開発しか取り組まれておらず、P型とN型の両導電性を用いた高度なデバイスの開発が困難であった。本研究は、P型導電性の問題を解決する手法を提案し、研究に取り組んだ物であり、今後の研究でP型導電性が実証されれば、高い材料ポテンシャルをもつGa2O3の応用分野を大きく広げる事ができる。