| 研究課題/領域番号 |
25390033
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 研究機関 | 大阪工業大学 |
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研究代表者 |
小池 一歩 大阪工業大学, 工学部, 准教授 (40351457)
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| 研究分担者 |
原田 義之 大阪工業大学, 工学部, 准教授 (20288757)
矢野 満明 大阪工業大学, 工学部, 教授 (40200563)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 三酸化モリブデン / 分子線エピタキシー / ワイドギャップ半導体 / サファイア基板 / 構造制御 / 熱処理効果 |
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| 研究概要 |
既存の分子線エピタキシー装置を用いて、c面サファイア基板上に１５０～４００℃の範囲で三酸化モリブデン（ＭｏＯ３）薄膜を成長した。Ｘ線回折測定およびラマン分光測定を行い構造および結晶性を調べたところ、１５０℃ではアモルファス膜が、２００℃では多結晶のβ構造膜が、３５０℃では単結晶に近いα構造膜が優先的に形成されることが判った。また、４００℃では再蒸発が支配的になることも判った。さらにこれらの膜に対して透過測定を行い光学特性を調べたところ、いずれも可視光に対して透明性が高いことが判った。透過スペクトルより吸収端エネルギーを見積もったところ、アモルファス膜で約３．５ｅＶ、β構造膜で３．７ｅＶ、α構造膜で４．１ｅＶであることが判明した。続けて、カソードルミネッセンス測定を行い発光特性を調べた。アモルファス膜からは欠陥発光しか現れなかったが、β構造膜とα構造膜からはバンド端近傍の発光ピークが支配的に現れた。特に後者の発光ピーク強度が大きかったことから、α構造膜の結晶性の高さがうかがえる。さらに、α構造膜とβ構造膜に対して酸素雰囲気中で３００～６００℃まで熱処理を行った。α構造膜は熱処理後も構造や物性に大きな変化は見られなかったが、β構造膜は５００℃を超えるとα構造に遷移し始め、６００℃で完全にα構造に遷移することが判った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
c面サファイア基板上に２００℃でβ構造のＭｏＯ３薄膜が、３５０℃でα構造のＭｏＯ３薄膜が優先的に形成されることが判った。前者は約３．７ｅＶ、後者は約４．１ｅＶの光学バンドギャップを有することや、いずれも室温でバンド端近傍の発光が現れることが明らかになった。β構造のＭｏＯ３薄膜を酸素雰囲気中で６００℃まで熱処理するとα構造に遷移することも明らかにし、熱処理効果について新しい知見を得た。以上のことから、当初の計画通り進展しているといえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
前年度に引き続き、成長条件を最適化してより高品質なＭｏＯ３薄膜の作製を試みる。また、ＭｏＯ３とｃ面サファイアの面内におけるエピタキシャル方位関係を詳しく調べる。具体的にはインプレーンのＸ線回折測定や逆格子マップ測定を行う予定である。さらに、不純物ドーピングによるキャリア密度の制御ならびに三酸化タングステン（ＷＯ３）薄膜の結晶成長に着手する予定である。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
ＭｏＯ３の結晶成長に必要なソース材料や基板ならびに物性評価に必要な消耗品の消費を低く抑えることができたため。
次年度の結晶成長や物性評価に必要な消耗品費に充当する。
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