原子層エピタキシ法による酸化亜鉛薄膜成長とドーピングの空間コヒーレンス制御

原子层外延氧化锌薄膜生长和掺杂的空间相干控制

• 批准号: 18760020
• 负责人: 牧野 久雄
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Kochi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18760020/
• 关键词: 酸化亜鉛; ワイドギャップ半導体; 原子層エピタキシ法; ドーピング; ホモエピタキシ; オゾン

本研究では、原子層エピタキシ法(ALE法)による酸化亜鉛薄膜成長の特徴を理解するとともに、ドーパントの空間分布を制御したn型酸化亜鉛薄膜を作製し、その物性を明らかにすることを目的としている。平成19年度は、酸化亜鉛ALE成長に適する亜鉛原料の検討の観点から、ジエチル亜鉛とジメチル亜鉛を用いた場合の結晶構造、電気特性の基板温度依存性を調べた。その結果、基板温度の上昇に伴い、酸化亜鉛薄膜の結晶性は向上するが、原料由来の混入不純物が増大することが明らかとなった。また、ジエチル亜鉛とジメチル亜鉛の比較では、ジメチル亜鉛の場合がより高濃度の不純物が残留することが分かった。これは、原料の熱分解温度の予想とは矛盾し、表面反応の違いに起因していると考えられる。酸化亜鉛単結晶基板上のALE成長では、前年度、Zn極性面とO極性面において、表面モフォロジーに大きな違いが観測されていたが、結晶構造の観点から詳細な評価を行い、その違いを明確にした。また、ALE成長の原料である水との接触角を調べ、基板表面の水酸基密度がALE成長初期過程において極めて重要であることが明らかとなった。その知見に基づき、紫外線を用いた基板表面処理により水酸基密度を変化させ、表面水酸基密度がALE成長に与える効果を検討するとともに、酸化亜鉛ALE成長における基板表面処理と原子層単位の成長に一定の目途をつけた。n型ドーピングについては、基板温度に依存してドーピング特性が大きく変化し、ドーピングサイトの制御のためには、低基板温度での成長がより適していることが分かった。本研究の成果は、ワイドギャップ酸化物半導体のサイト選択ドーピング技術としてALE法の可能性を示すものであり、将来のデバイス応用におけるキーテクノロジとしても期待できる。

这项研究旨在通过原子层外延法（ALE方法）了解氧化锌薄膜生长的特征，并制备具有掺杂剂的空间分布的N型氧化锌薄膜，并阐明其物理特性。 2007年，我们研究了二乙基津和二甲基辛的晶体结构和电性能的依赖性对底物的底物温度依赖性的依赖性，从研究适合于氧化氧化物啤酒生长的锌原料的角度来看。结果，已经揭示了，随着底物温度的升高，氧化锌薄膜的结晶度有所改善，但是从原料中得出的混合杂质数量会增加。此外，在比较二乙基和二甲基津时，发现在二甲基辛的情况下，较高的杂质浓度仍然存在。这与原材料的热分解温度的预测相矛盾，被认为是由于表面反应的差异所致。在上一年，在氧化锌单晶体底物上的盐和极地面中观察到表面形态的主要差异，但从晶体结构的角度进行了详细的评估，以阐明差异。此外，研究了与水的接触角，这是啤酒生长的原材料，并发现在底物表面上的羟基密度在早期啤酒生长过程中非常重要。基于这一发现，使用紫外线通过底物表面处理改变了羟基密度，并研究了表面羟基密度对啤酒生长的影响，并在锌氧化物啤酒生长过程中给出了底物表面处理和原子层生长的一定靶标。关于N型掺杂，掺杂特性根据底物温度发生了巨大变化，并且发现低底物温度下的生长更适合控制掺杂位点。这项研究的结果表明，将ALE方法作为宽间隙氧化物半导体的现场选择性掺杂技术的可能性，并且可以预期是将来设备应用中的关键技术。

项目成果

Effects of surface pretreatment on growth of ZnO on glass substrate by atomic layer deposition

表面预处理对玻璃基板原子层沉积ZnO生长的影响

• 发表时间: 2007
• 作者: Komnik;Y.F.;I.B.Berkutov;V.V.Andrievskii;O.A.Mironov;M.Myronov;D.R.Leadley;M. Myronov;M. Myronov;L. Pinsard-Gaudart;P. E. Jonsson;N.Dragoe;S.Niitaka;A.Yamamoto;新高誠司;島井幸太郎;中津嘉隆;入澤明典;牧野 久雄;Hisao Makino;牧野 久雄;Hisao Makino
• 通讯作者: Hisao Makino

原子層堆積法によるガラス基板上ZnO成長の基板温度依存性および亜鉛原料の検討

原子层沉积法玻璃基板上ZnO生长的基板温度依赖性及锌原料研究

• 发表时间: 2007
• 作者: Komnik;Y.F.;I.B.Berkutov;V.V.Andrievskii;O.A.Mironov;M.Myronov;D.R.Leadley;M. Myronov;M. Myronov;L. Pinsard-Gaudart;P. E. Jonsson;N.Dragoe;S.Niitaka;A.Yamamoto;新高誠司;島井幸太郎;中津嘉隆;入澤明典;牧野 久雄;Hisao Makino;牧野 久雄
• 通讯作者: 牧野 久雄

原子層エピタキシ法による酸化亜鉛ホモエピタキシ成長

原子层外延法氧化锌同质外延生长

• 发表时间: 2008
• 作者: Komnik;Y.F.;I.B.Berkutov;V.V.Andrievskii;O.A.Mironov;M.Myronov;D.R.Leadley;M. Myronov;M. Myronov;L. Pinsard-Gaudart;P. E. Jonsson;N.Dragoe;S.Niitaka;A.Yamamoto;新高誠司;島井幸太郎;中津嘉隆;入澤明典;牧野 久雄
• 通讯作者: 牧野 久雄

Homo-epitaxial growth of undoped ZnO by atomic layer epitaxy

原子层外延法同质外延生长未掺杂的ZnO

• 发表时间: 2007
• 作者: Komnik;Y.F.;I.B.Berkutov;V.V.Andrievskii;O.A.Mironov;M.Myronov;D.R.Leadley;M. Myronov;M. Myronov;L. Pinsard-Gaudart;P. E. Jonsson;N.Dragoe;S.Niitaka;A.Yamamoto;新高誠司;島井幸太郎;中津嘉隆;入澤明典;牧野 久雄;Hisao Makino
• 通讯作者: Hisao Makino