新しい酸化物半導体による光・電子・磁気融合機能の創成

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22360007
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 藤田 静雄 京都大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20135536)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: 酸化ガリウム / コランダム構造 / 混晶 / スピントロニクス / バンドギャップ制御 / ヘテロ構造 / パワーデバイス / ドーピング

研究概要

コランダム構造を持つ酸化ガリウム(α-Ga2O3)を基盤とし、コランダム構造を持つ他の半導体との混晶化によるバンドギャップエンジニアリングによりデバイスの基礎構造を達成し、またコランダム構造を持つ各種遷移金属酸化物との混晶化により半導体と磁気機能を融合させるような「機能エンジニアリング」を提唱した。この手法により、混晶化による新たな相互作用が発現し、室温以上のキュリー温度を持つ強磁性半導体の実現など、今後の新しい原理に基づくデバイス応用につながる材料開発を実証した。

研究成果

• [雑誌論文] Evaluation of misfit relaxation in α-Ga_2O_3 epitaxial growth on α-Al_2O_3 substrate (2012)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Kaneko, Hitoshi Kawanowa, Hiroshi Ito, and Shizuo Fujita
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: Vol.51, No.2 ページ: 020201-4
  • DOI: DOI:10.1143/JJAP.51.020201
• [雑誌論文] Electrical conductive corundumstructured α-Ga_2O_3thin films on sapphire with tin-doping grown by spray-assisted mist chemical vapor deposition (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Akaiwa and Shizuo Fujita
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: Vol.51, No.7 ページ: 070203-6
  • DOI: DOI:10.1143/JJAP.51.070203
• [雑誌論文] Growth and band gap control of corundum-structured α-(AlGa)_2O_3 thin films on sapphire by spray-assisted mist chemical vapor deposition (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Ito, Kentaro Kaneko, and Shizuo Fujita
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: Vol.51, No.10 ページ: 100207-10
  • DOI: DOI:10.1143/JJAP.51.100207
• [雑誌論文] Corundum-structured α-phase Ga_2O_3-Cr_2O_3-Fe_2O_3alloy system for novel functions (2010)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Kaneko, Taichi Nomura, and Shizuo Fujita
  • 雑誌名: Physica Status Solidi C 巻: Vol.7, Iss.10 ページ: 2467-2470
  • DOI: DOI:10.1002/pssc.200983896
• [学会発表] Band gap engineering and property engineering with gallium oxide-based compounds and alloys (2012)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Kaneko, Kazuaki Akaiwa, Sam-Dong Lee, Norihiro Suzuki, and Shizuo Fujita
  • 学会等名: 2012 Materials Research Society Fall Meerting
  • 発表場所: Boston (USA)
  • 年月日: 2012-11-27
• [学会発表] Growth and electrical property of tin-doped α-Ga_2O_3 thin films on sapphire substrates (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuaki Akaiwa and Shizuo Fujita
  • 学会等名: 2012 Materials Research Society Fall Meeting
  • 発表場所: Boston (USA)
  • 年月日: 2012-11-23
• [学会発表] Room temperature ferromagnetism in highly crystalline α-(GaFe)_2O_3 thin films (2012)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Kaneko and Shizuo Fujita
  • 学会等名: 39th International Symposium on Compound Semiconductors
  • 発表場所: Santa Barbara (USA)
  • 年月日: 2012-08-28
• [学会発表] Wide bandgap gallium oxide-based compound and alloy semkiconductors for novel functions (2012)
  • 著者名/発表者名: Shizuo Fujita, Kentaro Kaneko, Kazuaki Akaiwa, San-Dong Lee, and Norihiro Suzuki
  • 学会等名: Workshop on Frontier Photonic and Electronic Materials and Devices, 2012 German-Japanese-Spanish Joint Workshop
  • 発表場所: Berlin (Germany)
  • 年月日: 2012-07-22
• [学会発表] Solution-based vapor deposition of novel functional oxide semiconductors (2012)
  • 著者名/発表者名: Shizuo Fujita, Kentaro Kaneko, Kazuaki Akaiwa, and Norihito Suzuki
  • 学会等名: Collaborative Conference on Materials Research (CCMR) 2012
  • 発表場所: Seoul (Korea)
  • 年月日: 2012-06-25
• [学会発表] サファイア基板上α-Ga_2O_3 薄膜の格子緩和機構の解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 金子健太郎, 藤田静雄
  • 学会等名: 2012 年春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2012-03-18
• [学会発表] コランダム型構造酸化物の作製と磁気特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 金子健太郎,伊藤大師,赤岩和明,鈴木規央, 藤田静雄
  • 学会等名: 2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] Sn ドープしたコランダム型構造酸化ガリウムの電気特性評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 赤岩和明,鈴木規央,伊藤大師,金子健太郎, 藤田静雄
  • 学会等名: 2012 年春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] 超音波噴霧ミスト CVD 法によるcorundum 型構造酸化物混晶薄膜の成長 (2012)
  • 著者名/発表者名: 伊藤大師,鈴木規央,金子健太郎,藤田静雄
  • 学会等名: 2012 年春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] Solution-based vapor deposition of green materials: oxides and organic thin films and nanomaterials (2011)
  • 著者名/発表者名: Shizuo Fujita, Kentaro Kaneko, Takumi Ikenoue, Hiroshi Ito, Takuto Igawa, Jinchun Piao, Sam-Dong Lee, and Shigetaka Katori
  • 学会等名: 2011 Materials Research Society Fall Meeting
  • 発表場所: Boston (USA)
  • 年月日: 2011-11-30
• [学会発表] Solution-based vapor deposition of oxide and organic thin films (2011)
  • 著者名/発表者名: Shizuo Fujita, Kentaro Kaneko, Takumi Ikenoue, Hiroshi Ito, Jinchun Piao, Sam-Dong Lee, and Shigetaka Katori
  • 学会等名: 2nd Int. Conf. Green & Sustainable Chemistry
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2011-11-15
• [学会発表] Strain relaxation at the interface resulting in high-quality α-Ga_2O_3layers on sapphire substrates (2011)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Kaneko and Shizuo Fujita
  • 学会等名: 15th Int. Conf. Thin Films
  • 発表場所: Kyoto (Japan)
  • 年月日: 2011-11-08
• [学会発表] Fabrication of α-(AlGa)_2O_3 thin films by ultrasonic atomization Mist-CVD (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Ito, Kentaro Kaneko, and Shizuo Fujita
  • 学会等名: 5th Int. Conf. Thin Films
  • 発表場所: Kyoto (Japan)
  • 年月日: 2011-11-08
• [学会発表] Solution-source vapor-phase synthesis of oxide and organic thin films (2011)
  • 著者名/発表者名: Shizuo Fujita, Takumi Ikenoue, Kentaro Kaneko, Hiroshi Ito, Takuto Igawa, Jinchun Piao, Sam-Dong Lee, and Shigetaka Katori
  • 学会等名: organic thin films
  • 発表場所: Shanghai (China)
  • 年月日: 2011-10-17
• [学会発表] Ferromagnetic properties of a-Fe_2O_3 and α-(GaFe)_2O_3thin films (2011)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Kaneko and Shizuo Fujita
  • 学会等名: European Materials Research Society 2011 Fall Meeting
  • 発表場所: Warsaw (Poland)
  • 年月日: 2011-09-19
• [学会発表] TEM observation of α-(GaFe)_2O_3 and a-Al_2O_3 interface (2011)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Kaneko and Shizuo Fujita
  • 学会等名: European Materials Research Society 2011 Fall Meeting
  • 発表場所: Warsaw (Poland)
  • 年月日: 2011-09-19
• [学会発表] 新規強磁性半導体α-Ga2O3 薄膜の磁気特性評価及び断面TEM 観察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 金子健太郎,伊藤大師,赤岩和明,鈴木規央,藤田静雄
  • 学会等名: 2011 年秋季第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] 超音波噴霧ミストCVD法によるα-(AlGa)2O3薄膜作製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 伊藤大師,金子健太郎,藤田静雄
  • 学会等名: 2011年秋季第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] Growth, characterization, and device applications of various oxide semiconductors (2011)
  • 著者名/発表者名: Shizuo Fujita, Kentaro Kaneko, Takayoshi Oshima, Hiroshi Ito, Takumi Ikenoue, and Takuto Igawa
  • 学会等名: 15th Int. Conf. II-VI Compounds
  • 発表場所: Mayan Riviera (Mexico)
  • 年月日: 2011-08-25
• [学会発表] Mist deposition technique as a green-chemical-route for oxide thin films and nanostructures (2011)
  • 著者名/発表者名: hizuo Fujita, Kentaro Kaneko, Yutaka Fukui, Taichi Nomura, Hiroshi Ito, Sam-Dong Lee, and Shigetaka Katori
  • 学会等名: International Conference on Materials and Advanced Technologies
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2011-06-27
• [学会発表] Functional oxide semiconductors as green materials with green chemistry (2011)
  • 著者名/発表者名: Shizuo Fujita, Kentaro Kaneko, Hiroshi Ito, Yutaka Fukui, and Taichi Nomura
  • 学会等名: Workshop on Frontier Photonic and Electronic Materials and Devices
  • 発表場所: Granada (Spain)
  • 年月日: 2011-03-17
• [学会発表] 超音波噴霧ミスト CVD 法による YSZ 基板上α-Ga_2O_3 薄膜の作製 (2011)
  • 著者名/発表者名: 伊藤大師,金子健太郎,藤田静雄
  • 学会等名: 2011年春季第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 2011-03-09
• [学会発表] c 面サファイア基板上β-Ga_2O_3 薄膜の断面および平面 TEM観察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 金子健太郎,藤田静雄
  • 学会等名: 2011年春季第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 2011-03-09
• [学会発表] Characterization of corundumstructured Ga_2O_3 and Fe_2O_3 oxide semiconductor thin films (2010)
  • 著者名/発表者名: Kentaro Kaneko and Shizuo Fujita
  • 学会等名: European Materials Research Society 2010 Fall Meeting
  • 発表場所: Warsaw (Poland)
  • 年月日: 2010-09-16
• [備考]
  • URL: http://pesec.t.kyoto-u.ac.jp/ematerial/
• [産業財産権] Ga_2O_3 系 HEMT (2011)
  • 発明者名: 佐々木 公平、 東脇正高、 藤田静雄、大友明、大島孝仁
  • 権利者名: (株)タムラ製作所、情報通信研究機構、京都大学、東京工業大学
  • 産業財産権番号: 特願 2011-196436
  • 出願年月日: 2011-09-08
• [産業財産権] Ga_2O_3 系半導体素子 (2011)
  • 発明者名: 佐々木 公平、東脇正高、藤田静雄
  • 権利者名: (株)タムラ製作所、情報通信研究機構、京都大学
  • 産業財産権番号: 特願 2011-196437
  • 出願年月日: 2011-09-08
• [産業財産権] Ga_2O_3 系半導体素子 (2011)
  • 発明者名: 佐々木 公平、東脇正高、藤田静雄
  • 権利者名: (株)タムラ製作所、情報通信研究機構、京都大学
  • 産業財産権番号: 特願 2011-196438
  • 出願年月日: 2011-09-08
• [産業財産権] Ga_2O_3 系半導体素子 (2011)
  • 発明者名: 佐々木 公平、東脇正高、藤田静雄
  • 権利者名: (株)タムラ製作所、情報通信研究機構、京都大学
  • 産業財産権番号: 特願 2011-196439
  • 出願年月日: 2011-09-08