水溶液法による酸化ガリウムエピタキシャル層の低温直接形成

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本研究では、次世代パワーデバイス用材料のひとつとして期待されるβ-酸化ガリウム (β-Ga2O3) エピタキシャル層を水溶液法により形成することを目的とする。通常、β-Ga2O3層は500℃～1000℃の高温かつ高真空を利用する気相法で作製される。それに対し、低温・低温エネルギー、かつ大気圧を利用する水溶液法でのβ-Ga2O3層形成が可能となれば、環境負荷の低減だけでなく、製造コスト低減によりβ-Ga2O3の普及への一助となると考えられる。本研究では、水溶性ガリウム塩であるヘキサフルオロガリウム酸アンモニウム ((NH4)3GaF6) を合成し、その水溶液中での加水分解反応を制御することで、従来は困難であった水溶液中でのβ-酸化ガリウム層形成を目指す。また、Non-Seed CBD (Chemical Bath Deposition, 化学浴堆積)法を利用することで、β-Ga2O3エピタキシャル層の低温直接形成を目指す。本年度は、(NH4)3GaF6のボールミルによる合成を見直し、アルコール中で合成を行うことで、繰り返し性よく(NH4)3GaF6を合成可能となった。得られた(NH4)3GaF6を使用して、Non-Seed CBD法によるガリウム化合物の成膜を行った。種々の温度、pH条件を検討したものの、いずれの条件においても生成相はオキシ水酸化ガリウム(GaOOH)となり、酸化ガリウム相を得ることはできなかった。ただし、pH条件によって膜構造が変化することを見出し、特に高pH条件においては、柱状結晶が垂直に配列した膜構造が得られた。