Single crystal growth of transparent oxide semiconductor and analysis of its intrinsic physical properties

透明氧化物半导体的单晶生长及其固有物理性质分析

• 批准号: 20K05306
• 负责人: 加瀬 直樹
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K05306/
• 关键词: 単結晶; 透明酸化物半導体; 半導体物性; 単結晶育成; 電子・電気材料; 熱電変換材料

育成に成功しているIGZO-11およびIGZO-13の大型単結晶の育成に取り組み、これらの伝導異方性を明らかにした。その結果、同様のキャリア密度帯でも伝導異方性はIGZO-13の方が数倍程度大きい事が明らかになった。結晶構造の違いから考察するとZnOの伝導への寄与は他に比べて明らかに小さいと考えられる。IGZO-1n(n = 1, 3)の伝導異方性は銅酸化物超伝導体のような絶縁層を有する層状化合物ほど大きくはない。そのため、In-Ga-Znの寄与の差はあるがそれら全てが伝導に貢献していると実験結果から考えられる。ホモロガス構造InGaO3(ZnO)nにおけるnの偶奇の違いにより空間群が異なるため、それらの物性を比較するためにはn = 4までの大型単結晶が必要である。高出力を出せるFZ炉の整備をさらに進め高大気雰囲気下における単結晶育成環境を整えIGZO-14の単結晶育成を行った。現状では、結晶化はできているがIGZO-14だけでなくわずかなIGZO-15の相が混じり単相化できていない。IGZO-1nの比熱、ゼーベック効果、熱伝導率といった熱物性の測定を行い、熱物性を明らかにすることに成功した。電子比熱の算出はキャリア密度的に困難であったが、デバイ温度などの算出に成功している。さらにマシンタイムの短縮及び算出精度向上のため性能指数ZTの同時算出が可能な測定装置の開発に取り組んだ。ゼーベック係数、熱伝導率、電気抵抗率を同時測定し、ZTを導出することができる装置の開発に成功した。またFZ炉を用いてSnドープ型のIGZO大型単結晶の育成にも成功している。さらに、IGZOだけでなくIn-Zn-Oで構成されるIn2O3(ZnO)3の大型単結晶の育成に成功した。

Bred に successful し て い る IGZO - 11 お よ び IGZO - 13 の large 単 crystallization の bred に み り group, こ れ ら の 伝 guide different part を Ming ら か に し た. そ の results, with others in の キ ャ リ ア density 帯 で も 伝 guide different part は IGZO - 13 の several times square が degree big き い matter が Ming ら か に な っ た. Crystal structure の violations い か ら investigation す る と ZnO の 伝 guide へ の send は he に than べ て Ming ら か に small さ い と exam え ら れ る. IGZO - 1 n (n = 1, 3) の 伝 guide different part は copper content to exceed 伝 acidification conductor の よ う な を have never try layer す る layered compounds ほ ど big き く は な い. そ の た め, In - Ga - zinc の send with poor の は あ る が そ れ ら full て が 伝 guide に contribution し て い る と be 験 results か ら exam え ら れ る. ホ モ ロ ガ ス tectonic InGaO3 (ZnO) n に お け る n の even odd の violations い に よ り space group が different な る た め, そ れ ら の property を compare す る た め に は n = 4 ま で の large 単 crystallization が necessary で あ る. Higher force を out せ る FZ furnace の servicing を さ ら に into め tall 気 雰 囲 気 under に お け る 単 crystallization breeding environment を whole え IGZO - 14 の 単 crystallization bred line を っ た. Status quo で は, crystallization は で き て い る が IGZO - 14 だ け で な く わ ず か な IGZO - 15 の phase が mixed じ り 単 phase change で き て い な い. IGZO - 1 n の specific heat, ゼ ー ベ ッ ク unseen fruit, hot 伝 conductivity と い っ た の measuring line を い in thermal and physical properties, thermal properties を Ming ら か に す る こ と に successful し た. The に difficulty in calculating the <s:1> キャリア density by the specific heat of electrons であったが and the に <s:1> success in calculating the な な by the デバ <s:1> temperature に る by the <s:1> successfully and the て て る る る る. さ ら に マ シ ン タ イ ム の shortening and び calculate precision upward の た め performance index of ZT の also calculate が may な measurement device の open 発 に group take り ん だ. ゼ ー ベ ッ ク coefficient, heat 伝 conductivity, simultaneous determination し を electric 気 resistance rate, ZT を export す る こ と が で き る device の open 発 に successful し た. を use い ま た FZ furnace て Sn ド ー プ type の IGZO large 単 crystallization の bred に も successful し て い る. さ ら に, IGZO だ け で な く In - zinc - O で constitute さ れ る In2O3 (ZnO) 3 large の 単 crystallization の に successfully bred し た.

项目成果

加圧式Optical Floating Zone 法による(InGaO3)1(ZnO)2の大型単結晶育成

加压光学浮区法生长(InGaO3)1(ZnO)2大单晶

• 发表时间: 2021
• 作者: 井上 禎人,河村 優介;加瀬 直樹，宮川 宣明
• 通讯作者: 加瀬 直樹，宮川 宣明

InGaZnO4バルク単結晶の硬 X 線光電子分光

InGaZnO4块状单晶的硬X射线光电子能谱

• 发表时间: 2021
• 作者: 高橋 裕之介;芝田 悟朗;大川 万里生;保井 晃;高木 康多;河村 優介;加瀬 直樹;宮川 宣明;齋藤 智彦
• 通讯作者: 齋藤 智彦

ZrTe3-xSexにおける電気抵抗率の圧力依存性

ZrTe3-xSex 中电阻率的压力依赖性

• 发表时间: 2021
• 作者: 山口百花;田邊智彬;上野瑛士;後藤大知;加瀬直樹;宮川宣明
• 通讯作者: 宮川宣明

加圧式Optical Floating Zone 法による(InGaO3)1(ZnO)2の大型単結晶育成と性能評価

利用加压光学浮区法生长和评估(InGaO3)1(ZnO)2大单晶

• 发表时间: 2022
• 作者: 井上 禎人;河村 優介;加瀬 直樹;宮川 宣明
• 通讯作者: 宮川 宣明

(InGaO3)m(ZnO)n (m = 1, 2, n = 1, 3)の単結晶育成及び物性測定

(InGaO3)m(ZnO)n (m = 1, 2, n = 1, 3)的单晶生长和物性测量

• 发表时间: 2020
• 作者: 河村 優介;小林 祐樹;加瀬 直樹;宮川 宣明
• 通讯作者: 宮川 宣明