ワイドギャップ半導体におけるケミカルドーピングの学理構築と新材料開拓

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第一原理計算と機械学習により、無機化合物における固有点欠陥の形成挙動・電子状態と様々な形態でのドーパント添加によるキャリアドーピングの有効性を、半導体としての応用に関わる種々の基礎物性と併せて俯瞰的に考察し、ワイドギャップ半導体の設計・探索の指針を構築することを最終目的として研究を推進した。本年度は、引き続き高精度と高速を両立させたハイスループット第一原理計算及び機械学習に基づいた基礎物性・安定性・キャリアドーピングの予測技術の高度化を進めるとともに、特定の既知・新規物質の基礎物性と点欠陥・キャリア形成挙動の詳細な考察、候補物質のハイスループットスクリーニングの実行、予測された物質の合成と電子・光学物性評価を継続した。とくに、層状構造を有する4元系オキシセレナイドであるLa2CdO2Se2の固有点欠陥とドーパントを理論的に検討し、キャリア生成・補償に関わる様々な因子を明らかにすることで、新材料系を用いたp型ワイドギャップ半導体の設計及び探索のための有益な指針を得た（Journal of Materials Chemistry C誌に出版）。また、アモルファスSnO2中の酸素空孔について系統的な解析を行うことで、結晶中では見られないような特異な局在電子状態を有する酸素空孔が形成されることを明らかにした（The Journal of Physical Chemistry C誌に出版）。さらに、ペロブスカイト酸化物を対象に表面再構成構造の系統的な予測を行い、キャリアドーピングの可否の判断において参考になる価電子帯上端及び伝導帯下端の位置の傾向について考察した（Chemistry of Materials誌に出版）。また、これらの知見に基づいて物質探索を行うことで、半導体として有望と考えられる新規4元系オキシカルコゲナイドを見出した。