Control of optoelectronic properties of non-stoichiometric compounds ScN by impurity doping

杂质掺杂控制非化学计量化合物ScN的光电性能

• 批准号: 20K05335
• 负责人: 大垣 武
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K05335/
• 关键词: 窒化スカンジウム; ドーピング; 光・電子特性; 非化学量論的化合物; 薄膜; 光・電気特性

本研究では、ドナー、アクセプタの添加によるキャリア濃度を制御したScN薄膜、および、Scと同じ+3価をとる元素の固溶によるバンドギャップを制御したScN薄膜をMBE法により合成し、それらの光・電気特性を評価する。これにより、高い電子移動度を有するScNの半導体素子応用の可能性を検討するとともに、大きな非化学量論的組成をもつ化合物へのドーピングや、岩塩型結晶構造の機能性材料としての可能性についての知見を得ることも目的としている。本年度は、昨年度までに得られたMBE法による高品質単結晶薄膜の合成プロセスを用いて、アクセプタであるMgをドープしたScN薄膜の合成、Scよりもイオン半径の小さいAlをドープしたScN薄膜の合成に関する研究を実施した。また、MBE法により作製したScN薄膜について、合成後の高品質化、ドーピング効果の向上を目的とした窒素プラズマ雰囲気下での高温熱処理についても検討した。2022年7月1日から2023年6月30日まで、文部科学省へ出向することになったため、2022年6月30日から研究を中断している。

在本研究中，我们合成了通过添加施主和受主来控制载流子浓度的ScN薄膜，以及通过+3价元素的固溶体控制带隙的ScN薄膜，即与Sc相同，采用MBE法。 ・评价电气特性。通过此，我们将研究将具有高电子迁移率的ScN应用于半导体器件的可能性，以及掺杂到具有大量非化学计量成分的化合物中的可能性及其作为岩盐晶体功能材料的潜力。目的也是为了获得结构的知识。今年，我们将采用利用Al2O3合成高质量单晶薄膜的工艺，合成受主Mg掺杂的ScN薄膜和离子半径比Sc更小的Al掺杂的ScN薄膜。去年获得的MBE方法进行了合成研究。我们还研究了在氮等离子体气氛中对MBE法制备的ScN薄膜进行高温热处理，以提高合成后的质量和掺杂效果。由于他将于2022年7月1日至2023年6月30日调任文部科学省，因​​此自2022年6月30日起暂停研究。

项目成果

MBE法により成長させたScN薄膜へのプラズマ照射の影響

等离子体辐照对MBE法生长ScN薄膜的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: 大垣 武;坂口 勲;大橋 直樹
• 通讯作者: 大橋 直樹

MBE法によるGaN/ScNヘテロ構造の作製

MBE法制备GaN/ScN异质结构

• 发表时间: 2022
• 作者: 横山喬亮;重田出;野村明子;湯葢邦夫;山内徹;鹿又武;梅津理恵;廣井政彦;大垣 武・坂口 勲・大橋 直樹
• 通讯作者: 大垣 武・坂口 勲・大橋 直樹