ワイドギャップ半導体ヘテロ接合における電荷移送ドーピング法の開発

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19656183
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: 小出 康夫 National Institute for Materials Science, センサ材料センター, グループリーダー (70195650)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井村 将隆 独立行政法人物質・材料研究機構, センサ材料センター, NIMSポスドク研究員 (80465971)
• Keywords: ダイヤモンド / 窒化アルミニウム / ヘテロ接合 / MOVPE / バンド不連続 / p型ドーパント

Research Abstract

本萌芽研究の目的は,ダイヤモンド半導体内に室温において十分なキャリアを発生させる手法として,窒化物半導体/ダイヤモンド・ヘテロ接合を提案し,十分なキャリア濃度制御性の可能性を実験的に探索することにある.本研究は,この着想点を実験的に確認することが大きな目標である同時に,ワイドギャップ半導体ヘテロ接合の新たな分野を開拓する可能性を秘めている.本年度は第1ステップとして,ダイヤモンド(100)単結晶基板上に有機金属化合物気相成長(MOVPE)法を用いて,AIN薄膜のエピタキシャル成長を試みた。その結果以下のことがわかった。
(1)水素キャリアガス,トリメチルアルミニウム(TMA)およびアンモニアを用いるMOVPE法において総流量を51/min以上および基板温度1150℃にすることによって,ダイヤモンド(100)基板上にAINのクラックフリーの連続膜を成長させることに成功した。
(2)成長直前にTMAを流すとダイヤモンド/AIN界面の密着力が弱く,剥離することが判明した。これを防ぐためには,昇温状態でアンモニアを流すことによってダイヤモンド表面を窒化することが必要であることがわかった。
(3)X線回折法により,ダイヤモンド(100)基板上にAIN(0001)面が配向したエピタキシャル膜であることがわかった。
(4)原料ガスとしてCp_2Mgを用いてp型ドーパントのMgを添加したAIN膜を成長させ,同様に鏡面表面を持つC軸が配向したエピタキシャル膜を得ることに成功した。