酸化ガリウム低指数面の清浄・吸着表面の原子構造と電気特性

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本研究の目的はβ- 酸化ガリウム自体の持つ優れた特性から期待される潜在的なデバイス性能を限界まで引き出すために必要となる電極や誘電体との理想的な界面構造の実現を目指して、2種のIII族サイトをつβ- 酸化ガリウムの表面および金属やその酸化物との界面で安定となる原子構造はどのようなものか、どのような原子間相互作用によってそれらの構造ができるのかを解明することである。今年度は(010) 、(001)、(-201)面というデバイス作製に用いられている代表的な低指数面について真空中加熱で得られた清浄表面の全反射高速陽電子回折(TRHEPD)測定を高エネルギー加速器研究機構(KEK)・物質構造科学研究所・低速陽電子実験施設で行った。単斜晶であるβ- 酸化ガリウムをはじめとする任意の結晶構造の表面原子配列に対してTRHEPDと反射高速電子回折(RHEED)の動力学的回折計算ができるソフトを作成し公開した。さらに視射角走査と方位角走査の複合的な走査条件下での複数の回折点の強度曲線について、すべて同時に実験を再現できる原子構造を探索するＲ因子最小化ソフトを作成した。今年度は実験結果の蓄積と解析ソフトの作成までを主に行った。鏡面反射強度曲線のみを用いた表面垂直方向に限った予備的な構造解析によると、真空加熱表面の原子配列は単純なバルクの切断面では無く、ガリウムと酸素の表面原子欠損と原子変位を大きく変調させることで実験結果を再現できることが分かった。