異種材料間接合の低抵抗化とそのデバイス応用

異種基板接合は各基板の保有する固有の機能を統合することができ、新しい機能デバイスの可能性の拡大が期待される。中でも、格子定数の異なる材料を常温で接合する常温接合法が注目されており、太陽電池の多接合化などに応用され既に４０％を超える高い光電変換効率が実現されている。本研究ではさらなる接合の応用の可能性を拡げるために様々な半導体基板の接合について、高速電子ビーム (FAB: Fast Atom Beam) 照射時の条件を系統的に検討し、接合サンプルの電気特性を評価した。接合界面の低抵抗化への物理的要因を明らかにし、様々な材料での接合条件を模索し、異種材料の低抵抗化接合の実現を目的としている。２０２３年度は、接合装置チャンバーの到達真空度を7.5×10-6　Pa、FABの照射角度を45°で固定し、FAB照射の条件の印加電圧、印加電流、照射時間などをパラメータとして接合実験を行った。接合には基板としてp-GaAs ( 1×10E19　cm-3 ), p-InP ( 1-4×10E18 cm-3 ), n-InP ( 2-4×10E18 cm-3 )を準備し、接合の組合せは、p-GaAs//p-GaAs, p-GaAs//p-InP, p-GaAs//n-InPで行った。その結果、p-GaAs//p-GaAs, p-GaAs//p-InP, p-GaAs//n-InPの実験を行い、p-GaAs//n-InPの接合サンプルにおいて接合抵抗値　3.8×10E-1Ωcm2を得る事が出来、電気的にオーミックな接合を達成することができた。今後、条件の最適化を進めることで更なる低抵抗化が期待される。

異種基板接合は各基板の保有する固有の機能を統合することができ、新しい機能デバイスの可能性の拡大が期待される。中でも、格子定数の異なる材料を常温で接合する常温接合法が注目されており、太陽電池の多接合化などに応用され既に４０％を超える高い光電変換効率が実現されている。本研究ではさらなる接合の応用の可能性を拡げるために様々な半導体基板の接合について、高速電子ビーム (FAB: Fast Atom Beam) 照射時の条件を系統的に検討し、接合サンプルの電気特性を評価した。接合界面の低抵抗化への物理的要因を明らかにし、様々な材料での接合条件を模索し、異種材料の低抵抗化接合の実現を目的としている。２０２３年度は、接合装置チャンバーの到達真空度を7.5×10-6　Pa、FABの照射角度を45°で固定し、FAB照射の条件の印加電圧、印加電流、照射時間などをパラメータとして接合実験を行った。接合には基板としてp-GaAs ( 1×10E19　cm-3 ), p-InP ( 1-4×10E18 cm-3 ), n-InP ( 2-4×10E18 cm-3 )を準備し、接合の組合せは、p-GaAs//p-GaAs, p-GaAs//p-InP, p-GaAs//n-InPで行った。その結果、p-GaAs//p-GaAs, p-GaAs//p-InP, p-GaAs//n-InPの実験を行い、p-GaAs//n-InPの接合サンプルにおいて接合抵抗値　3.8×10E-1Ωcm2を得る事が出来、電気的にオーミックな接合を達成することができた。今後、条件の最適化を進めることで更なる低抵抗化が期待される。