【研究分野】無機材料・物性

【研究領域課題番号】15K20988 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

室温エピタキシー / ワイドギャップ酸化物半導体 / エピタキシャル薄膜 / エキシマレーザープロセス / 固相結晶化 / 酸化ガリウム / 結晶核形成制御 / バッファ層 / ワイドギャップ半導体 / エキシマレーザーアニーリング / 固相エピタキシー / 薄膜構造解析 / 低温プロセス / 構造解析 / 低温成長 / レーザーアニール / レーザアニール

【研究成果の概要】

本研究では深紫外域のワイドギャップ酸化物半導体である酸化ガリウムについて、複合的な紫外レーザープロセスを用いることにより、光学的バンドギャップ4.9eVを示すβ-Ga2O3(-201)エピタキシャル薄膜の室温合成を得た。
基板表面の原子ステップが核形成サイトとして機能する結晶化様式を実験的に明らかにし、面内対称性および格子定数に加えて一様な面間隔をもつ岩塩型結晶(111)面のバッファ層効果を示す結果が得られた。ワイドギャップ単結晶性酸化物薄膜の室温成長における、基板モフォロジーやバッファ層材料・結晶面などの設計要素を見出した。

【研究の社会的意義】

バンドギャップ3～5eVの酸化物薄膜合成において、紫外レーザーによる結晶化エネルギー吸収と配向性結晶成長、面内秩序形成に与えるバッファ層の構造因子を見出し、基板モフォロジーによる核形成サイト制御と初期結晶化過程を実験的に明らかにした。ワイドギャップ酸化物半導体エピタキシャル薄膜の室温合成プロセスに関する基盤的知見を得た。
深紫外の光電子光学や電力工学において重要性を益す高結晶配向性の酸化物半導体薄膜について室温合成を達成し、高温合成と同等の光学特性を得た。透明・大面積・フレキシブルなど新たな付加価値をもつデバイスの将来的実現に貢献する要素技術を創成した。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2019-03-31

【配分額】4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)