化学反応制御による非真空プロセスでの高品質薄膜作製とその特性制御

在非真空工艺中制造高质量薄膜并通过化学反应控制控制其性能

基本信息

批准号：
15J07829
负责人：
内田貴之
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ミストCVD法は、安全な原料を用い非真空プロセスにより酸化物半導体薄膜の成膜が可能な点で優れた技術であるが、同時に原料の種類や成膜条件によって反応経路の制御が可能な点で特徴がある。本研究は、雰囲気の酸化・還元性や新材料の利用によって化学反応の経路を制御し、薄膜の高品質化を達成する基盤技術の確立を目的とした。まず、酸化スズに注目した。酸化スズはSnの価数の異なるSnOとSnO2との組成を持つが、SnOはp型伝導を示し、酸化物半導体のpn接合形成に重要な材料である。しかし、この価数制御は困難で、多くの場合酸素リッチのSnOとなる。本研究では原料にNH3を加えて還元雰囲気とし、酸化を抑制するよう化学反応を制御することで、10^15cm-3台のp型伝導を実現しえた。また、ラマン分光やXPSによりSnが2価をとることを立証した。引き続きコランダム構造の酸化ガリウム(Ga2O3)の結晶成長を対象に研究を進めた。ミストCVDではn型伝導の実現のためにSnのドーピングが一般的であったが、Snの失活という問題があった。そこで、Ga2O3の形成反応と並行して分解が生じSiのドーピングが可能となるような原料を探索し、これを用いることでSiのドーピングに成功した。しかしながら、Ga2O3中のSi濃度が低い場合にはSiが活性化せず伝導に寄与しないという問題があった。そこでキャリアガスにO3を用いて膜中でのSiの活性化を進めることを考えた。O3によりSiが膜中に混入する化学反応経路が制御され、より微量のSiが活性化してn型伝導に寄与した。Ga2O3のn型伝導が得られたことから、これをヘテロ接合デバイスに応用するため。(Al,Ga)2O3/Ga2O3ヘテロ構造の作製、オフセットの解析を行った。その結果、ヘテロ構造デバイスにふさわしいタイプI型のオフセットが確認され、今後のデバイス展開への指針が得られた。

MIST CVD方法是一种出色的技术，可以通过非效率工艺使用安全的原材料形成氧化物半导体薄膜，但与此同时，它的特征在于可以根据原材料类型和膜形成条件来控制反应路径。这项研究旨在建立一种基本技术，该技术可以通过氧化和减少大气和使用新材料来控制化学反应的途径，从而获得高质量的薄膜。首先，我们专注于氧化锡。氧化锡具有SNO和SNO2的组成，它们具有不同的SN价，但是SNO具有P型电导率，并且是形成氧化物半导体PN连接的重要材料。但是，这种价控制很困难，在许多情况下，它变成了富氧的SNO。在这项研究中，将NH3添加到原材料中以产生还原的气氛，并通过控制化学反应以抑制氧化，实现了10^15cm-3单位的P型传导。此外，拉曼光谱和XPS证明了SN具有二价。我们继续研究氧化钢芯的晶体生长（GA2O3）。在MIST CVD中，SN掺杂是为了实现N型传导而常见的，但是SN失活的问题。因此，我们搜索了一种与GA2O3的形成反应并行的原材料，该反应允许Si掺杂，并通过使用此掺杂，成功地掺杂了Si。但是，当Ga2O3中的Si浓度较低时，存在一个问题，即SI不会激活，也不会导致传导。因此，我们考虑使用O3作为载气来促进膜中Si的激活。 O3控制将Si混合到膜中的化学反应途径，并激活更多的痕量Si，从而导致N型传导。由于已经获得了GA2O3的N型电导率，因此应将其应用于异孔设备。（AL，GA）制造了2O3/GA2O3异质结构，并进行了偏移分析。结果，确认了适用于异质结构设备的I型偏移，为将来的设备部署提供了指南。

项目成果

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Growth of rocksalt-structured MgxZn1-xO (x>0.5) films on MgO substrates and their deep-ultraviolet luminescence

MgO基底上岩盐结构MgxZn1-xO (x>0.5)薄膜的生长及其深紫外发光

DOI：
10.7567/apex.9.111102
发表时间：
2016
期刊：
Applied Physics Express
影响因子：
2.3
作者：
K. Kaneko;T. Onuma;K. Tsumura;T. Uchida;R. Jinno;T. Yamaguchi;T. Honda;and S. Fujita
通讯作者：
and S. Fujita

Fabrication of SnOx thin films by mist chemical vapor deposition

雾气化学气相沉积法制备 SnOx 薄膜