| 研究課題/領域番号 |
20K05335
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| 研究機関 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
大垣 武 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主任研究員 (80408731)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 窒化スカンジウム / ドーピング / 光・電子特性 / 非化学量論的化合物 / 薄膜 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、ドナー、アクセプタを添加してキャリア濃度を制御したScN薄膜、および、通常+3価をとる元素を固溶させてバンドギャップを制御したScN薄膜をMBE法により合成し、それらの光・電気特性を評価する。これにより、高い電子移動度を有するScNの半導体素子への応用の可能性を検討するとともに、大きな非化学量論的組成をもつ化合物へのドーピング、岩塩型結晶構造の機能性材料としての可能性についての知見を得ることも目的としている。
本年度は、昨年度に引き続き、高品質単結晶薄膜合成のプロセス確立を目的として、MBE法を用いた高品質ScN薄膜の合成に関する研究を実施した。また、MBE法により作製したScN薄膜について、合成後の高品質化、ドーピングの効果向上を目的として、窒素プラズマ雰囲気下での高温熱処理について検討した。
高品質ScN薄膜の合成プロセス確立については、前年度に得られたサファイア単結晶とのヘテロ接合の知見に基づき、従来の報告よりも高品質なScN薄膜が得られる成長用基板を見出した。さらに、ScNとGaNとのヘテロ接合についても検討を行った。
窒素プラズマ照射下での高温熱処理については、既設のプラズマ照射装置を改良し、MBE法で作製したScNの合成温度よりも高温で窒素プラズマ照射が行える構成とした。窒素プラズマ処理を薄膜の成長温度よりも高温で行うことで、非化学量論的組成の変化に起因する電気特性の変化と結晶性の向上が期待される結果が得られた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
前年度にMBE装置の構成機器が故障し、その修理に時間を要したため、MBE法を用いた薄膜合成に遅れが生じている。
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| 今後の研究の推進方策 |
高品質ScN薄膜の合成プロセスは確立できたので、当初の計画通り、ドーパントを供給できるようにMBE装置を改良し、ドーピングを施したScN薄膜の合成、及び、物性評価を実施する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
昨年度に生じたMBE装置の故障と修理、さらに、超高真空エバポレーターを譲渡してもらったことによる計画変更により、支出額に変更が生じている。次年度使用額は、主に、修理による研究計画の遅れのために未購入となっている薄膜合成に必要な物品を購入するために使用する計画である。
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