【研究分野】薄膜・表面界面物性

【研究領域課題番号】16K04966 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

in-situ XRD / 結晶化 / 不純物添加 / 界面 / 薄膜 / In-situ XRD / 結晶成長 / 先端機能デバイス / 計算物理 / 半導体物性 / 物性実験

【研究成果の概要】

アモルファスIGZO, IGO, In2O3薄膜の結晶化機構をIn-situ XRDと高分解能TEMによって解明した。10％程度のSnやGaの添加ではIn2O3本来の結晶構造であるビックスバイトに結晶化するが、Zn添加やZn, Gaの供添加の場合はアモルファス構造から層状構造であるホモロガスIZO, IGZO構造になった。TEMによる詳細な構造解析と放射光を利用したin-situ XRDの測定により、アモルファス In2O3薄膜の結晶化過程とその配向、並びに不純物Sn, Ga、Znの添加の影響を調べ、結晶化の活性化エネルギーの変化を定量的に解析しAvramiの式を用いて解釈した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2016-10-21 - 2019-03-31

【配分額】4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)

【研究分野】構造・機能材料

【研究領域課題番号】15H06207 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

アモルファス酸化物半導体 / 弱結合酸素 / 不純物水素 / 膜構造 / 微細構造 / 半導体物性 / 先端機能デバイス / セラミックス / a-IGZO / 過剰酸素

【研究成果の概要】

アモルファス酸化物半導体は、従来の結晶性半導体やアモルファス半導体、有機半導体とは全く異なる電子構造、欠陥を持つ新しい半導体である。アモルファスであり、かつ多元素から成る極めて複雑な系であるために、欠陥解析およびデバイスの不安定性の起源解明は困難であると考えられていた。
本研究では、HAADF-STEM観察、昇温脱離ガス分析、In-situエリプソメトリ解析、硬X線光電子分光法などのアモルファス酸化物に有効な測定手段を選定・用いることで、欠陥種を特定し、その化学結合状態やギャップ内準位への影響を明らかにした。また、それらの知見を用いることでアモルファス酸化物蛍光体などの応用を開拓した。

【研究種目】研究活動スタート支援

【研究期間】2015-08-28 - 2017-03-31

【配分額】2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)

【研究分野】材料加工・処理

【研究領域課題番号】16106009 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

高温耐環境デバイス / cBN 薄膜 / プラズマプロセス / ドーピング / プラズマ加工 / 先端機能デバイス / 半導体物性 / 表面・界面物性 / 材料加工・処理 / 先端機能デパイス / cubic boron nitride / hexagonal boron nitride / UV emission / wide band gap / doping / 立方晶窒化ホウ素 / 乱層構造sp2結合窒化ホウ素 / ワイドバンドギャップ / 電気伝導度 / ナノインデンテーション / turbostratic boron nitride / wide bandgap / sputtering / IVP-CVD

【研究成果の概要】

アルミニウムが軟化するほどの高温や強い紫外・粒子線に晒される原子炉近傍などの過酷な環境下でも動作する立方晶窒化ホウ素(cBN)の薄膜を使った半導体デバイス創製基盤確立を目指し、二種の異なるプラズマプロセスを適用して、ガス・イオンエネルギー動的制御機構と不純物添加法を新規に開発し、cBN 薄膜で初めてとなる伝導度制御を実現すると共に、Si表面原子ステップへの部分的なエピタキシャル成長核を見出した。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2004 - 2008

【配分額】113,490千円 (直接経費: 87,300千円、間接経費: 26,190千円)