2015 Fiscal Year Annual Research Report
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26709020
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
大島 孝仁 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (60583151)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 酸化ガリウム / エピタキシャル成長 / ヘテロ接合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，ワイドギャップ酸化ガリウム（Ga2O3）系半導体のヘテロ接合の作製，ならびにデバイス応用を目的とする．H27年度は，パルスレーザー堆積法（PLD法）と分子線エピタキシー法（MBE法）を用いて，ヘテロエピタキシーを行い下記の研究成果を得た．
１）PLD法でβ-Ga2O3（010）上にγ-Al2O3単結晶薄膜を作製し，そのエピタキシャル配向関係，バンドアラインメントを明らかにした．γ-Al2O3はGa2O3 MOSFETのアモルファスAl2O3堆積時にGa2O3との界面に形成される可能性があり，その界面基礎物性についての知見を得たことになる．
２）PLD，MBE法どちらでも結晶多形の一つである準安定γ相において，Spinel基板上にてGa2O3-Al2O3の全率固溶ができることを初めて見いだした．なお，Spinel基板上のγ-Al2O3薄膜は，X線回折にてラウエ振動が確認できるほど良好な結晶性を保った．
３）MBE法を用いて，Al組成x=0.22までβ-(AlxGa1-x)2O3薄膜がコヒーレント成長できることを確認した．x=0からx=0.22に伴うバンドギャップ増加は，約0.4 eVであり，ヘテロ接合デバイス動作に充分であると考えている．なお，PLD法では，Al組成増大とともにエピ表面に膜厚より明らかに大きなAl2O3リッチなターゲット由来の結晶粒が見られたが，MBE法では見られず，MBEエピ膜の方がよりデバイス応用に相応しいことが分かった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
以下の理由により研究の進捗が遅れている．
・東京工業大学から佐賀大学への異動に伴う，設備移動，特に分子線エピタキシー装置の移動が必要となり，その準備・立上に多くの時間と多額の自己研究費が必要となった．
・本研究を深く理解し，研究をサポートしてくれた東京工業大学の学生2名と離れ，佐賀大学の学部学生と研究をゼロから開始した．
・異動に伴い設備環境が変わった．
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| Strategy for Future Research Activity |
佐賀大学で再び分子線エピタキシー装置を立ち上げ，エピ膜が成長できる状態にして，ヘテロ接合デバイスを目指した研究を再開する．
具体的には変調ドープ構造を作製し，二次元電子ガス発言を容量電圧測定から確認する．その後，高電子移動度トランジスタ作製を試みトランジスタ動作を確認し，その特性評価を行う．
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[Presentation] Evaluation of band offset at β-(AlxGa1-x)2O3/β-Ga2O32015
Author(s)
Mai Hattori, Ryo Wakabayashi, Takayoshi Oshima, Kohei Sasaki, Takekazu Masui, Akito Kuramata, Shigenobu Yamakoshi, Hiroshi Horiba, Hiroshi Kumigashira, Kohei Yoshimatsu, and Akira Ohtomo
Organizer
The 1st International Workshop on Gallium Oxide and Related Materials
Place of Presentation
Kyoto University, Japan
Year and Date
2015-11-03 – 2015-11-06
Int'l Joint Research
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[Presentation] Strong Fermi-level pinning at metal β-Ga2O3(-201) interface2015
Author(s)
Ryo Wakabayashi, Takayoshi Oshima, Mai Hattori, Kohei Sasaki, Takekazu Masui, Akito Kuramata, Shigenobu Yamakoshi, Kohei Yoshimatsu, and Akira Ohtomo
Organizer
The 1st International Workshop on Gallium Oxide and Related Materials
Place of Presentation
Kyoto University, Japan
Year and Date
2015-11-03 – 2015-11-06
Int'l Joint Research
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[Presentation] Growth and electric properties of conductive β-(AlxGa1-x)2O3 films2015
Author(s)
Ryo Wakabayashi, Takayoshi Oshima, Mai Hattori, Kohei Sasaki, Takekazu Masui, Akito Kuramata, Shigenobu Yamakoshi, Kohei Yoshimatsu, and Akira Ohtomo
Organizer
The 1st International Workshop on Gallium Oxide and Related Materials
Place of Presentation
Kyoto University, Japan
Year and Date
2015-11-03 – 2015-11-06
Int'l Joint Research
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[Presentation] N-type Doping of γ-Ga2O3 epitaxial films2015
Author(s)
Takayoshi Oshima, Keitaro Matsuyama, Kohei Yoshimatsu, and Akira Ohtomo
Organizer
The 1st International Workshop on Gallium Oxide and Related Materials
Place of Presentation
Kyoto University, Japan
Year and Date
2015-11-03 – 2015-11-06
Int'l Joint Research
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[Presentation] Type-I band alignment at β-(AlxGa1-x)2O3/β-Ga2O3 heterojunctions2015
Author(s)
Takayoshi Oshima, Mai Hattori, Ryo Wakabayashi, Kohei Sasaki, Takekazu Masui, Akito Kuramata, Shigenobu Yamakoshi, Hiroshi Horiba, Hiroshi Kumigashira, Kohei Yoshimatsu, and Akira Ohtomo
Organizer
34th Electronic Materials Symposium
Place of Presentation
ラフォーレ琵琶湖
Year and Date
2015-07-15 – 2015-07-17
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