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。

在这项研究中，由于供体和受体的添加，具有受控载体浓度的SCN薄膜，以及具有与SC相同 +三价元件的固体溶液，由MBE方法合成，并评估其光学和电气性能。这旨在检查SCN在半导体设备中具有高电子迁移率的应用的潜力，并洞悉具有大型非质量计量组合物的掺杂化合物，并深入了解岩石盐型晶体晶体结构作为功能材料的潜力。今年，我们使用到去年获得的MBE方法进行了研究研究高质量的单晶薄膜的合成，并研究了掺杂MG，受体的SCN薄膜的合成，以及用Al掺杂的SCN薄膜的合成，该薄膜与Al的SCN薄膜合成，该膜的离子半径小于SC。此外，还研究了通过MBE方法制造的SCN薄膜在氮血浆气氛下进行的高温热处理，该膜旨在改善合成后的质量并改善掺杂效应。从2022年6月30日开始，研究被暂停，因为他被借调到2022年7月1日至2023年6月30日的教育，文化，体育，科学和技术部。

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