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ε相酸化ガリウムの結晶成長と超ワイドバンドギャップパワーデバイス応用に関する研究

ε相氧化镓晶体生长及超宽带隙功率器件应用研究

基本信息

批准号：
19J15504
负责人：
田原大祐
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyoto Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

酸化ガリウムは代表的なワイドバンドギャップ半導体材料である窒化ガリウムや炭化ケイ素よりも大きなバンドギャップを有する超ワイドバンドギャップ半導体である。結晶多形である酸化ガリウムのなかで、準安定相であるε相酸化ガリウムは唯一、自発分極及び強誘電体特性を有する。本研究では、ε相酸化ガリウムのヘテロ接合型パワーデバイスを作製し、従来のパワーデバイスを凌駕する省エネデバイスを実現することを目的としている。本検討では、薄膜成長における課題に着目し、下記の検討を進めた。面内の回転ドメイン制御に向け、正方晶の結晶構造を有する酸化チタン(100)基板上への薄膜成長を試みた。透過電子顕微鏡法による微細構造分析の結果、ε相酸化ガリウム薄膜は面内の回転ドメイン構造のコラム柱状の多結晶膜であることが明らかになった。更に、制限視野電子回折分析の結果から、基板とε相酸化ガリウム薄膜との界面層に熱的最安定相のβ相酸化ガリウムが成長していることが判明した。シングルドメイン構造を有する薄膜を得るには、引き続き、下地基板の結晶構造に着目した検討が必要である。高品質かつ表面平坦性の高い薄膜を得るための検討として、ミストCVD法による結晶成長におけるビスマス前駆体使用の効果について調査した。その結果、Bi前駆体使用の有無に関わらず、成長温度700℃で単相のε相酸化ガリウム薄膜が得られた。更に、Bi前駆体を使用した場合、Bi原子の膜中への取り込みは確認されず、Bi前駆体原料を使用しない場合と比較して、結晶品質及び表面平坦性が向上した。これは結晶成長におけるビスマス原子のサーファクタント効果によるものと考えられる。薄膜成長における新しいアプローチは将来の超ワイドバンドギャップパワーデバイスの実現において有用な知見であるといえる。

Carbonization of semiconductor materials represented by acidified garnetケイ素よりも大きなバンドギャップを有する超ワイドバンドギャップ semiconductor である. Crystalline polymorphic acidified ガリウムのなかで, quasi-stable phase であるε phase acidified ガリウムは unique, self-polarizing and strong dielectric properties する. In this study, the ε-phase acidified ガリウムのヘテロ joint type パワーデバイスを was produced.のパワーデバイスをOverride the する Province and エネデバイスを実Now することをPurpose としている. This article is about research, the topic of thin film growth is about the subject, and the following article is about progress. In-plane back-and-forth control, tetragonal crystal structure, and acidification of the tetragonal (100) substrate allow for growth of thin films on the substrate. The result of microstructure analysis by electron microscopy, and the in-plane of ε-phase acidified ガリウム film It is a polycrystalline film with a polycrystalline structure and a polycrystalline structure. More recently, the results of the restricted field of view electron retracement analysis revealed that the substrate's ε-phase acidified ガリウム thin film and the interface layer were the most stable phase of the thermal のβ-phase acidified ガリウムが growth and していることがした. The シングルドメイン structure has a する film, a るには, a lead き続き, and a crystal structure of the base plate, and the した検ががである. High-quality films with high surface flatness and high surface flatness are produced by CVD and Mitsubishi CVD. The effect of the crystal growth of the law is investigated by the use of the former body. As a result, it was determined whether the pre-Bi body was used or not, and the growth temperature was 700°C and the epsilon phase was acidified and the polyurethane film was obtained. Update, when the Bi front body is used, the Bi atoms in the film are removed and confirmed, and when the Bi front body raw material is used, the comparison is made, the crystal quality and surface flatness are improved.これは Crystal growth におけるビスマスatomic のサーファクタント effect によるものとtest えられる. Thin film growth is new and the future is super highップパワーデバイスの実成において Useful な知见であるといえる.

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Bismuth-assisted effect for the growth of ε-Ga2O3 films grown on c-plane sapphire substrates by mist chemical vapor deposition

雾化化学气相沉积法在 c 面蓝宝石衬底上生长 ε-Ga2O3 薄膜的铋辅助效应

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
D. Tahara;H. Nishinaka;Y. Arata;S. Hasegawa;M Yoshimoto
通讯作者：
M Yoshimoto

Epitaxial growth of α-(InxAl1-x)2O3 alloy films by mist chemical vapor deposition

雾气化学气相沉积法外延生长α-(InxAl1-x)2O3合金薄膜

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
D. Tahara;H. Nishinaka;Y. Arata;and M. Yoshimoto
通讯作者：
and M. Yoshimoto

Microstructures of ε-Ga2O3 thin films on (100) TiO2 substrate by mist chemical vapor deposition

(100) TiO2 基底雾气化学气相沉积 ε-Ga2O3 薄膜的微观结构

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
D. Tahara;H. Nishinaka;Y. Arata;K. Shimazoe;and M. Yoshimoto
通讯作者：
and M. Yoshimoto

A new ferroelectric undoped hafnium oxide film on n+-Si(100) substrate by a novel mist chemical vapor deposition

通过新型雾气化学气相沉积在 n -Si(100) 衬底上制备新型铁电未掺杂氧化铪薄膜

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
D. Tahara;H. Nishinaka;M. Noda;and M. Yoshimoto
通讯作者：
and M. Yoshimoto

Microstructures of ε-Ga2O3 thin film on (100) TiO2 substrate by mist chemical vapor deposition

(100) TiO2 基底雾气化学气相沉积 ε-Ga2O3 薄膜的微观结构

DOI：
10.1109/imfedk48381.2019.8950694
发表时间：
2019
期刊：
IEEE Xplore (IMFEDK)
影响因子：
0
作者：
Tahara Daisuke;Nishinaka Hiroyuki;Arata Yuta;Shimazoe Kazuki;Yoshimoto Masahiro
通讯作者：
Yoshimoto Masahiro