Control of isoelectronic traps in ultra widegap semiconductor and realization of their vacuum UV emission

超宽禁带半导体等电子陷阱的控制及其真空紫外发射的实现

• 批准号: 22K04952
• 负责人: 尾沼 猛儀
• 金额: $ 2.08万
• 依托单位: Kogakuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04952/
• 关键词: 超ワイドギャップ半導体; 酸化物半導体; アイソエレクトロニックトラップ; ミスト化学気相堆積法; 真空深紫外光

本研究では、超ワイドバンドギャップ酸化物半導体におけるアイソエレクトロニックトラップ制御により、150 nmから210 nm帯の真空紫外（VUV）、深紫外（DUV）域での発光の実現を目指している。アイソエレクトロニックトラップ制御としては、ミスト化学気相堆積法によりMgOへのZnドーピングを試みた。また、MgOやMgZnO薄膜へのAl、Ga、Inのドーピングを行いn型伝導性制御について検討した。今年度に得られた主な成果は以下のとおりである。1. 添加量を1%まで0.1%ずつ変化させたZnドープMgO薄膜を成膜し光学的特性を評価した。反射スペクトルに観測された励起子共鳴構造から励起子遷移エネルギーを決定し、Znドープによるバンドギャップの変化を観測した。また極低温での発光測定から、Zn添加量の増加に伴う160 nm付近のバンド端付近の発光強度の減少と、170 nm付近のZnが関与すると考えられるアイソエレクトロニックトラップ発光強度の増加を観測した。得られた結果はZn添加によるアイソエレクトロニックトラップ形成を示唆している。2. X線光電子分光法により岩塩構造MgZnO/MgO界面におけるバンドアライメント解析を行った。岩塩構造MgZnO/MgOはタイプⅠのバンドアライメントを示し、MgOを障壁層とした量子井戸形成に有利であることが分かった。3. Al, Ga, In不純物を添加したMgOおよび岩塩構造MgZnO薄膜を成長した。Ga, Inを添加したMgO薄膜でバンド端付近の発光が観測され、バンドギャップ収縮による低エネルギーシフトと、裾状態の拡がりを反映した半値全幅の増加を観測した。これらの結果から、GaやInはMgO薄膜中でドナー不純物として振舞うことが示唆された。また、GaやInが関与するホール捕獲中心を介した発光も観られた。岩塩構造MgZnO薄膜のI-V-T測定では、欠陥や不純物準位を介したホッピング伝導が観られた。Alを3 mol%添加した岩塩構造Mg0.6Zn0.4O薄膜で、室温の抵抗率33.9 kΩ・cmが得られた。

In this study, we aim to investigate the realization of luminescence in the vacuum ultraviolet (VUV) and deep ultraviolet (DUV) regions from 150 nm to 210 nm in the ultra-violet (UV) and ultra-violet (UV) regions. The chemical phase deposition method of MgO and Zn was used to prepare the solution. Al, Ga, In and MgO thin films are used for n-type conductivity control. This year's main achievements are: 1. The addition amount is less than 1% and less than 0.1%. The optical properties of Zn and MgO films are evaluated. Reflection-based measurement of excitation resonance structure, excitation migration and polarization In addition, the increase of Zn content is accompanied by the decrease of emission intensity near the 160 nm and the increase of emission intensity near the 170 nm. As a result, Zn was added to the solution. 2. Analysis of MgZnO/MgO interface in rock structure by X-ray photoelectron spectroscopy MgZnO/MgO structure is beneficial to the formation of quantum wells. 3. Al, Ga, In impurities are added to MgZnO films. Ga, In addition to MgO thin films, the emission of light near the end of the film is measured, and the emission of light near the end of the film is measured. As a result, impurities In MgO thin films were detected. In addition to the above, it is also possible to obtain the information from the media. I-V-T measurement of MgZnO thin films in rock structure Al 3 mol% addition to the structure of Mg0.6Zn0.4O thin film, room temperature resistivity of 33.9 kΩ·cm obtained.

项目成果

InドープMgZnO薄膜のミストCVD成長

In 掺杂 MgZnO 薄膜的雾气 CVD 生长

• 发表时间: 2022
• 作者: 松田真樹;小川広太郎;太田優一;山口智広;金子健太郎;藤田静雄;本田徹;尾沼猛儀
• 通讯作者: 尾沼猛儀

Roles of In doped in MgZnO films grown by mist CVD method

雾气CVD法生长MgZnO薄膜中In掺杂的作用

• 发表时间: 2022
• 作者: Masaki Matsuda;Kotaro Ogawa;Yuichi Ota;Tomohiro Yamaguchi;Kentaro Kaneko;Shizuo Fujita;Tohru Honda;Takeyoshi Onuma
• 通讯作者: Takeyoshi Onuma

Analyses of Band Alignment in rocksalt-structured MgZnO/MgO interface grown by mist CVD

雾气CVD生长岩盐结构MgZnO/MgO界面能带排列分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Masaki Matsuda;Kotaro Ogawa;Yuichi Ota;Tomohiro Yamaguchi;Kentaro Kaneko;Shizuo Fujita;Tohru Honda;Takeyoshi Onuma
• 通讯作者: Takeyoshi Onuma

ミストCVD法によるIII族ドープ岩塩構造MgZnO薄膜成長

雾气CVD法生长III族掺杂岩盐结构MgZnO薄膜

• 发表时间: 2023
• 作者: 松田真樹;小川広太郎;太田優一;山口智広;金子健太郎;藤田静雄;本田徹;尾沼猛儀
• 通讯作者: 尾沼猛儀

Sub-200 nm far-UV emission characteristics in rocksalt-structured MgZnO epitaxial films

岩盐结构 MgZnO 外延薄膜的亚 200 nm 远紫外发射特性

• 发表时间: 2022
• 作者: Takeyoshi Onuma;Wataru Kosaka;Hiroya Kusaka;Kotaro Ogawa;Yuichi Ota;Kentaro Kaneko;Tomohiro Yamaguchi;Shizuo Fujita;Tohru Honda
• 通讯作者: Tohru Honda