酸化ガリウムへのドーピングによる透明電極膜の導電率向上

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バンドギャップが約4.9eVのワイドギャップ半導体であるなどの理由により透明電極やガスセンサとしての応用が検討されている酸化ガリウム(β-Ga_2O^3)薄膜への不純物添加をRFマグネトロンスパッタ法により試みた.β-Ga_2O^3薄膜は光吸収係数の測定を行なうためにSiO_2基板上に作製した.Ga_2O^3焼結体をターゲットに用い,RFマグネトロンスパッタリング装置を用いてArとO_2の混合ガス雰囲気で製膜した.また膜中に酸素欠損を形成し,膜のn型化を図ることを目的として,スパッタ時の酸素分圧を変化させた.製膜時間は10分間とし,スパッタ中の背圧は2Pa一定とした.試料は室温でスパッタ後,600℃の熱理を行い結晶化させた.XRD測定結果からは,スパッタ中の酸素分圧の違いによる結晶性に変化は見られずβ-Ga_2O^3が成長していることが分かった.段差膜厚計で見積もった薄膜の膜厚は,約30nmであった.また,光吸収測定から,600℃で熱処理を行ったβ-Ga_2O^3薄膜の光吸収特性から見積もったバンドギャップの大きさは,約4.9eVだった.酸素分圧を変えた試料のバンドギャップは,いずれも4.9eVであり,変化していなかった.しかし,バンド端付近での吸収係数は酸素分圧が低いほど高くなっており,酸素空孔などの欠陥が膜中に形成されている可能性が示唆された.