極ワイドバンドギャップ半導体の創成

创造极宽带隙半导体

基本信息

批准号：
17J06497
负责人：
神野莉衣奈
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

今年度は、極ワイドバンドギャップ半導体材料として用いるコランダム構造酸化アルミニウムガリウム (α-(AlxGa1-x)2O3)薄膜の電気伝導性の制御を目的に研究を行った。極ワイドバンドギャップ半導体を実現するためには低転位密度かつ低不純物密度の薄膜の作製が必要であり、ミストCVD法と分子線エピタキシー法(MBE)を組み合わせることでその実現を目指した。さらに、デバイス応用の上で重要なα-(AlxGa1-x)2O3薄膜の熱的安定性の評価を行った。得られた成果の概要は以下の通りである。(i)ミストCVD法を用いて成長した低転位密度α-Ga2O3テンプレート上に分子線エピタキシー(MBE)法を用いて高純度のα-(AlxGa1-x)2O3の成長およびGeのドーピングを行った。RHEEDおよびXRD測定からα-(AlxGa1-x)2O3が成長していることを確認したが、n型伝導には至らず、その理由としてドーパントのGeがGaと置換しておらずドーパントとして機能していない可能性が考えられる。今後、Sn, Siなどの他の材料のドーピングを試みる必要がある。(ii) α-Ga2O3は熱的に準安定相であるため600℃程度でβ相へ相転移すると考えられてきたが、サファイア基板上に成長した薄膜は膜厚が小さくなるほど相転移温度が上昇する傾向が得られた。さらに、パターン基板を用いることで熱的安定性が向上し750℃程度においてα相の維持を実現した。異種基板上への成長による応力を緩和することでさらに高温でも安定化すると期待できる。また、α-(AlxGa1-x)2O3はAl組成が大きくなるほど相転移温度が上昇し、x>0.6ではβ相への相転移は確認されなかった。

今年，我们进行了研究，目的是控制圆锥结构的氧化铝（α-（Alxga1-X）2O3）的薄膜的电导率。为了实现超宽的带隙半导体，有必要制造低位错密度和低杂质密度的薄膜，这是通过将雾CVD和分子束外延（MBE）结合而实现的。此外，评估了对设备应用很重要的α-（Alxga1-X）2O3薄膜的热稳定性。所获得的结果如下：（i）高纯度α-（alxga1-x）2O3和Ge掺杂在使用MISS CVD方法生长的低降低密度α-GA2O3模板上进行。尽管从Rheed和XRD测量值中证实了α-（Alxga1-X）2O3的生长，但并未导致N型传导，其原因是，掺杂剂GE并未被GA代替，并且不再用作popant。将来有必要尝试掺杂其他材料，例如SN和SI。（ii）由于α-GA2O3是一个可热稳态的相，因此人们认为相位在600°C左右向β相过渡到β相，但是在蓝宝石底物上生长的薄膜随着膜厚度的降低而倾向于增加。此外，使用图案化的底物可改善热稳定性，并在750°C左右保持α相。通过减轻不同底物的生长所带来的应力，可以预期该产品即使在较高的温度下也可以稳定。此外，随着AL组成的增加，α-（Alxga1-X）2O3的相变温度增加，在X> 0.6时，未确认向β相的相变。