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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

基本信息

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

项目摘要

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。

The successful breeding of IGZO-11 and IGZO-13 large-scale single crystal was carried out in the following ways: As a result, the density of the same sample is different from that of IGZO-13. A study of the structure of the crystal structure of ZnO is carried out. IGZO-1n (n = 1, 3) is a conductive anisotropic copper oxide superconductor. The difference between In-Ga-Zn and In-Ga-Zn is the result of the study. The structure of InGaO3 (ZnO)n is necessary for large single crystals with n = 4. High output, high temperature, high IGZO-14 and IGZO-15 were crystallized. IGZO-1n specific heat, thermal conductivity and thermal properties were successfully measured. The calculation of electron specific heat is difficult, and the calculation of electron specific heat is successful. In addition, the shortening and calculation of the accuracy of the performance index ZT and the calculation of the development of the possible measurement device are selected. The development of the device was successfully carried out by simultaneously measuring the thermal conductivity, thermal conductivity and electrical resistivity. The FZ furnace was successfully used to grow IGZO large-scale crystals. In addition, IGZO has successfully grown large single crystals composed of In-Zn-O and In2 O3(ZnO)3.