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

开发出使用硅基板的“氧化镓高电子迁移率晶体管”

• 批准号: 21K04204
• 负责人: 小山 政俊
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Osaka Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04204/
• 关键词: 酸化ガリウム; 3C-炭化ケイ素; ミストCVD; 高電子移動度トランジスタ; Si基板

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。

The semiconductor materials of high temperature and high pressure resistance are expected to be used in the future. The crystal structure of Ga2O3 is expected to be used for the purpose of self-polarization. This research topic is aimed at facilitating the formation and utilization of polarization charges of κ-Ga2O3 on Si substrates and the formation and utilization of high electron mobility. The conditions for the formation of kappa-Ga2O3 films on (111) 3C-SiC substrates by CVD and MOCVD methods were described. The former method is based on three-dimensional growth conditions, thin film application conditions, and flat thin film formation conditions. The former method is based on orthorhombic structure conditions, and k-Ga2O3 single phase thin film formation conditions. There is still room for improvement in the surface flatness of semiconductor bonding materials. This year, we investigated the influence of CVD method, precursor solution supply amount adjustment and film formation on the surface flatness of thin films. As a result, the amount of precursor solution supplied was increased and a flat film was obtained. As a result, Ga2O3 thin films are new to the field of mixed crystallization. The basic research of mixed crystallization is carried out

项目成果

HZOバッファ層を用いたMOD法によるR面サファイア基板上へのVO2薄膜の作製

HZO缓冲层MOD法在R面蓝宝石衬底上制备VO2薄膜

• 发表时间: 2021
• 作者: Koichi Ichige;金 蓮花，茂木 壮太，村中 司，近藤 英一;豊田和晃，扶川泰斗，大内涼介，小池一歩，小山政俊，和田英男， 河原正美
• 通讯作者: 豊田和晃，扶川泰斗，大内涼介，小池一歩，小山政俊，和田英男， 河原正美

COP基板上に形成した酸化亜鉛系薄膜の繰り返し曲げ耐久性評価

COP基板上形成的氧化锌薄膜的反复弯曲耐久性评价

• 发表时间: 2021
• 作者: 大浦 紀頼;和田 英男;小山 政俊;前元 利彦;佐々 誠彦
• 通讯作者: 佐々 誠彦

溶液塗布熱分解法で成膜したβ相Ga2O3薄膜の成膜とソーラーブラインド光検出特性

溶液涂覆热解法沉积β相Ga2O3薄膜及日盲光检测特性

• 发表时间: 2022
• 作者: 豊田 和晃;溝口 達也;宮嵜 愛美;河野 裕太;小山 政俊;廣芝 伸哉;小池 一歩
• 通讯作者: 小池 一歩

Low-Temperature Formation of Indium Oxide Thin-Film using Excimer Light by Solution Process and Characterization of Thin-Film Transistor Characteristics

利用准分子光溶液法低温形成氧化铟薄膜并表征薄膜晶体管特性

• DOI: 10.1380/vss.65.139
• 发表时间: 2022
• 期刊: Vacuum and Surface Science
• 作者: OURA Kazuyori;WADA Hideo;KOYAMA Masatoshi;MAEMOTO Toshihiko;SASA Shigehiko;TAKEZOE Noritaka;SHIMIZU Akihiro;ITO Hiroyasu
• 通讯作者: ITO Hiroyasu

酸化インジウムナノ粒子を修飾したグラフェンのガスセンシング

氧化铟纳米粒子修饰石墨烯的气敏

• 发表时间: 2021
• 作者: 田村紘大;江口徳彦;森本祐治;竹澤昌晃;松本紀久;藤元章，井須亮太，柏木行康，玉井聡行 ，小山政俊，小池一歩
• 通讯作者: 藤元章，井須亮太，柏木行康，玉井聡行 ，小山政俊，小池一歩