シリコン基板を用いた「酸化ガリウム高電子移動度トランジスタ」の開発

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超ワイドバンドギャップ半導体材料として、ダイヤモンド等と並び高耐圧パワーデバイスのチャネル材料の一つとして将来の実用化が期待される Ga2O3 は、５つの結晶多形を持つ。その中でも、その結晶構造により自発分極を有する orthorhombic 構造をとる κ-Ga2O3 は分極電荷を利用したデバイスへの応用が期待される．本研究課題では、κ-Ga2O3を安価で入手が容易なSi基板上に形成し、κ-Ga2O3 の分極電荷を利用した２次元電子ガスの形成と、それを利用した高電子移動度トランジスタの開発を目指している。昨年度まで、横型管状電気炉、ファインチャネル方式のミスト化学気相堆積（CVD）法で、 (111) Si基板上にMOCVD法で (111) 3C-SiC を成膜したテンプレート基板上に κ-Ga2O3 を成膜することができる条件を見出してきた。前者の方法では、３次元的な成長が支配的になり、薄膜デバイス応用に適した平坦な薄膜形成が難しかったことから、昨年度はファインチャネル方式に変更してorthorhombic構造を有する κ-Ga2O3 単相の薄膜を成膜できる条件を見出した。しかしながら、半導体ヘテロ接合デバイスに応用する観点では、依然として表面平坦性に改善の余地があり、今年度は、更なる表面平坦性の改善を行なった。今年度は、昨年度同様のファインチャネル方式のミストCVD法で、前駆体溶液の供給量を調整することによって、成膜される薄膜の表面平坦性への影響を調査した。その結果、前駆体溶液の供給量を増加することによって比較的平坦な薄膜が得られることが明らかになった。その結果を受け、Ga2O3薄膜に新たにIII属元素であるインジウムを混晶化させる三元混晶化技術に着手し、混晶化の基礎検討を行った。