| 研究課題/領域番号 |
22K04206
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| 研究機関 | 中部大学 |
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研究代表者 |
中野 由崇 中部大学, 工学部, 教授 (60394722)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | 酸化ガリウム / イオン照射 / 欠陥準位 / 酸素空孔 / ガリウム空孔 / 光容量過渡分光計測 / フォトルミネッセンス計測 |
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| 研究実績の概要 |
酸化ガリウム(β-Ga2O3)はポストSiC,GaNの次世代パワー半導体として期待されているが、優れた物性値を反映したデバイス特性の実現にはGa空孔,O空孔等に関連した電気的に活性な固有欠陥準位の挙動理解から高品質なβ-Ga2O3単結晶基板を開発する必要がある。本研究の2023年度は、H,Heを高エネルギーイオン照射したunintentionally-doped n型β-Ga2O3(001)ホモエピタキシャル基板を光容量過渡分光(SSPC)計測とフォトルミネッセンスの温度依存性(VT-PL)計測し、イオン照射により導入されるas-implanted状態での固有欠陥準位の生成挙動を検討した。
VT-PL計測から、未照射状態と比較してイオン照射したas-implanted状態では低温域のO空孔関連の発光(~2.3eV)や高温域のO空孔関連の自己束縛励起子による発光(~3.3eV)のPL強度が増加することから、イオン照射によりO空孔欠陥が増加することが分かった。また、HとHeのイオン種による明確な差異はほとんどなかった。一方、SSPC計測から、as-implanted状態では伝導帯下2.2eV, 2.8eV, 3.9eV付近に伝導帯へ電子放出する欠陥準位が大きく濃度増加することが分かった。また、Heイオン照射の方がこれらの欠陥準位濃度は明らかに高くなる傾向を示した。これらの欠陥準位はGa空孔関連であると推定される。更に、Heイオン照射の場合のみ、伝導帯下4.3eV付近に伝導帯へ電子放出する欠陥準位が新たに生成されることが分かった。Hイオン照射の場合、空孔型欠陥の内部でHがダングリングボンドを終端して電気的に不活性化していると考えられることから、この特異な欠陥準位(Ec-4.3eV)はGa空孔欠陥が拡散・クラスター化する際に一時的に現れる準安定的な欠陥準位であると思われる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
2023年度は、H,Heを高エネルギーイオン照射によりβ-Ga2O3(001)ホモエピタキシャル基板に導入される欠陥準位のas-implanted状態でのエネルギー状態密度分布を定量的に評価し、幾つかの有益な実験結果を得ることができた。しかしながら、導入された欠陥準位のポストアニール挙動に関する実験は継続的に行っている最中であり、学会発表・論文発表には至っていない。
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| 今後の研究の推進方策 |
H, Heの高エネルギーイオン照射によりβ-Ga2O3(001)ホモエピタキシャル基板に導入されるO空孔・Ga空孔関連の欠陥準位についてポストアニール挙動を系統的に詳細に評価し、実験データを整理した上で、固有欠陥準位の生成・アニール挙動を検討し学会発表・論文発表していく予定である。また、同様に欠陥準位のクラスター化が発生しにくい電子線照射実験を行い、電子線照射により導入される欠陥準位についても定量的な評価・検討を進める予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
β-Ga2O3単結晶基板の購入は次年度に延期した。研究成果をより顕在化させるために基板スペック(結晶成長法, 面方位)等を詳細に検討し発注する予定である。
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