ワイドギャップ半導体ヘテロ接合における電荷移送ドーピング法の開発

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本萌芽研究の目的は、ダイヤモンド半導体内に室温において十分なキャリアを発生させる手法として、窒化物半導体/ダイヤモンド・ヘテロ接合を提案し、十分なキャリア濃度制御性の可能性を実験的に探索することが目標である。最終年度は昨年度の結果を踏まえて、以下のことがわかった。(1)ダイヤモンド(100)および(111)単結晶基板上に有機金属化合物気相成長(MOVPE)法を用いて,AlN薄膜のエピタキシャル成長を行い、急峻なダイヤモンド/AlN界面を持つエピタキシャル薄膜を得ることに成功した。(2)X線回折法および電子顕微鏡観察による微細構造解析から、エピタキシャル方位関係およびAlN薄膜の結晶学的構造を以下の通り決定した。(3)(100)面上では成長初期に不均一方位の結晶粒が形成され、成長とともに(0001)AlN結晶粒が優先的に成長し、最終的に等価な方位関係を持つ<10<1>^^-0>AlNまたは<11<2>^^-0>AlN//[110]diamondなる二つのドメイン構造となることがわかった。(4)(111)面上では成長初期に等価な2つの(0001)AlN結晶粒(<11<2>^^-0>AlN,<10<1>^^-0>AlN||(111)[1<1>^^-0]diamond)が形成され、最終的には(0001)<11<2>^^-0>AlN結晶方位関係からなる単結晶AlN薄膜が形成されることがわかった。(5)以上ダイヤモンド/AlN界面でのキャリア輸送には、ダイヤモンド(111)面上に成長させたAlNが最適であることが判明した。