2015 Fiscal Year Research-status Report
高電子移動度を有する窒化スカンジウム薄膜へのキャリアドーピングに関する研究
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15K04684
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
大垣 武 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 光・電子材料ユニット, 主任研究員 (80408731)
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| Project Period (FY) |
2015-10-21 – 2018-03-31
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| Keywords | 窒化スカンジウム / 薄膜 / 分子線エピタキシー / 電気特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題は、高い電子移動度を有するn型半導体である窒化スカンジウム（ScN）のキャリア制御を試み、新しい窒化物半導体材料としての可能性を検討することを目的としている。本年度は、分子線エピタキシー(MBE)法による再現性の高い、高品質なノンドープScN薄膜の合成、及び、その物性評価、さらに並行して、合成したScN薄膜にラジカル照射処理を施すための装置改良を実施した。
ScN薄膜の合成に関しては、安価で大型・高品質な単結晶が得られるサファイア単結晶のr面を成長用基板として用いて、再現良く、高品質な薄膜を得ることに成功した。その合成条件と結晶性・電気特性を評価し、高品質なScN薄膜が得られる合成条件を明らかにし、非化学両論的組成に起因する物性の変化、及び、その制御にも成功した。来年度以降は、本年度得られた合成条件を利用して、シリコン(Si)、マグネシウム(Mg)をドープしたScN薄膜の合成を進める。
ラジカル照射装置の改良に関しては、窒素ラジカルのほかに、水素ラジカルの生成が可能な装置構成に変更し、長時間、安定した水素プラズマを維持できる生成条件を見出した。生成した水素プラズマの発光スペクトルからは、原子状水素が生成していることを確認した。また、試料加熱機構を購入し、薄膜合成温度よりも高温下でのラジカル照射処理、及び、複数の試料の同時処理を可能とする装置構成とした。これにより、ラジカル照射装置の改良がすべて完了し、今後は、合成した薄膜試料のラジカル照射処理に利用する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
薄膜合成に関しては、合成装置のメンテナンスなどでやや遅れているが、基板材料、合成条件など、ドーピング試料作製のために必要な合成条件は既に見出している。
合成した試料のラジカル照射処理に関しては、試料加熱機構の納品が年度内に可能であったことから前倒しして購入し、本年度で装置の改良が完了した。そのため、当初の計画以上に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
計画通り、本年度に得られた高品質ScN薄膜の合成プロセスを利用して、ドナーであるSi、アクセプタであるMgの添加を試みる。さらに、それらの試料をラジカル照射装置を用いて処理し、ScN薄膜のキャリア濃度、移動度の変化を評価する。
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| Causes of Carryover |
薄膜合成装置のメンテナンスが必要になったため、薄膜合成の実験回数が計画よりも少なくなった。そのため、薄膜合成に必要な消耗品代も当初計画よりも少額となった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
薄膜合成に関しては、若干の遅れが出ているが、来年度以降も引き続き実験を実施するため、当初の使用計画通り、薄膜成長用基板、原料、るつぼ等の消耗品代として使用する。
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