Development of the Basic technology to fabricate new wide-bandgap hetero pn junction based on all oxide

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K05042
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Crystal engineering
• Research Institution: Ishinomaki Senshu University
• Principal Investigator: NAKAGOMI Shinji 石巻専修大学, 理工学部, 教授 (60172285)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安田 隆 石巻専修大学, 理工学部, 教授 (90182336) ; 矢野 浩司 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (90252014)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 酸化ガリウム / 酸化ニッケル / 結晶配向 / ｐｎ接合ダイオード

Outline of Final Research Achievements

Cubic NiO thin films formed on monoclinic β-Ga2O3 substrates and monoclinic β-Ga2O3 thin films formed on cubic MgO (substitution of NiO) substrates were studied. The crystal orientation relationship between NiO and β-Ga2O3 was declared. For every cases, the relation of NiO (100)[011] //β-Ga2O3 (100)[001] was confirmed.
The hetero pn junction diodes based on NiO and β-Ga2O3 were fabricated. Rectification property and reverse breakdown voltage of about 1000V were achieved in the diode.

Free Research Field

半導体工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

酸化ガリウムは次世代のパワーデバイス用材料として注目されているが、ｐ形ができないため、デバイス構造が制限されている。ｐ形伝導性を示す酸化ニッケルがｐｎ接合を作るための有望な候補であり、ワイドバンドギャップのｐ形金属酸化物を使えるようにする価値は高い。
本研究では、ヘテロ接合を作るための結晶配向性に着目し、両者がどのような方向でも高い親和性をもつことを示した。さらに、酸化ガリウムと酸化ニッケルに基づくヘテロｐｎ接合ダイオードを実現し、その高い性能を実証した本研究の意義は大きい。