結晶成長
目的
現在、半導体と絶縁体の境界は明確化されていません。本プロジェクトでは、最大のバンドギャップエネルギー(Eg)を持つ半導体の結晶成長を行い、その光・電気的特性を評価しています。具体的には、分子線エピタキシ(MBE)装置と有機金属気相成長(MOCVD)装置の両方を用いて、α-Al2O3やβ-Ga2O3をベースとした(AlGa)2O3の結晶成長を行っています。最大のEgを持つ 半導体材料を見出すことは、半導体デバイス動作が可能な厳環境 (高電圧・高温・高放射線 )の限界を知ることに繋がります 。
研究計画
次世代パワーデバイス材料として実用化が進んでいるSiCや窒化ガリウム（GaN）のバルク結晶は、高温高圧下で作製するため非常に高価格です。一方、酸化アルミニウム（Al2O3）は溶液成長可能で、青色LED用基板としても使われており、既に大面積かつ低価格化が進んでいます。本研究では、低価格パワーデバイスの開発を目指して、α-Al2O3をベースとした結晶成長を行っています。私たちは、2022年に世界で初めてAl2O3単結晶(サファイア)に室温でmA台の電流(166 Ωcm)を流すことに成功しています。
Member
大島 祐一（副委員長）
大島 孝仁
奥村 宏典（委員長）
神野 莉衣奈（研究員：2020～2021）
山崎 聡（プログラムオフィサー）
企業A
Observer
企業の参加者を募集しています！年2回ある推進委員会の聴講案内（WEB参加も可、登録不要）をしています。新規Al2O3材料やデバイスおよび、結晶成長・プロセス装置の共同開発も可能です。ご興味のある方は、奥村までご連絡ください。
成果・予算
2024/5 IWGO-5
2024/3 応用物理学会
2023/12 イノベーションリーダーズサミット2023
2023/9/20 第84回応用物理学会『Cold-wall MOCVD法を用いたサファイア基板上Ga2O3層の試作』20p-A302-12
2023/9/20 第84回応用物理学会『MBE法により成長したSiドープα-Al2O3層の電気的特性評価』20p-A302-11(注目講演)
2023/9/4 第8回推進委員会『MOCVD法によるサファイア基板上SiドープGa2O3成長』＠筑波大学＆Zoom
2023/3/20 第7回推進委員会『Siドープ(AlGa)2O3層の電気的特性評価(2)』＠筑波大学＆Zoom
2023/06/20 "Pseudomorphic growth of Si-doped α-(AlGa)2O3 on m-plane α-Al2O3 substrates by molecular beam epitaxy", JJAP 62, 065504 (2023).
2022/11/29 "Sn and Si doping of α-Al2O3 (10-10) layers grown by PAMBE", JJAP 61, 125505(2022).
2022/10/23 IWGO-2022 "Electrical properties of silicon-implanted α-Al2O3" 1-33
2022/10/4 イノベーションジャパン2022『酸化アルミニウムを用いた低価格パワーデバイスの開発 』NC-015
2022/9/30 第6回推進委員会『Siドープ(AlGa)2O3層の電気的特性評価』＠筑波大学＆Zoom
2022/3/31 第5回推進委員会『SiドープAl2O3層の電気伝導メカニズム』＠筑波大学＆Zoom
2022/3/9 合同推進委員会『サファイヤ基板上(AlGa)2O3結晶成長とデバイスプロセス』
2021/10/14 特許出願『半導体、トランジスタおよび半導体の製造方法 』
2021/9/29 第4回推進委員会『Siドープ(AlGa)2O3層の熱的安定性』＠筑波大学＆Zoom
2021/9/13 第82回応用物理学会『MBE法によるM面サファイヤ基板上α-(AlGa)2O3のコヒーレント成長』13p-S201-9
2021/8/29 "Optical and electrical properties of silicon-implanted α-Al2O3", JJAP 60, 106502 (2021).
2021/5/17 第3回推進委員会『(AlGa)2O3結晶成長とSiイオン注入Al2O3の物性評価』＠筑波大学＆Zoom
2021/5/9 CSW-2021 "Substrate-orientation dependence of α-Al2O3 homoepitaxy by PAMBE", ThA2-4
2021/4/18 MRS Spring Meeting "Control of Surface Morphologies of M-plane α-Al2O3 Homoepitaxial Films using PAMBE"
2021/2/22 合同推進委員会『サファイヤ基板上(AlGa)2O3結晶成長とn型(AlGa)2O3層の電気特性』
2021/3/18 第68回応用物理学会『MBE法によるα-Al2O3ホモエピタキシャル成長の結晶方位依存性』18p-Z33-12
2020/9/9 第81回応用物理学会『MBE成長Al2O3ホモエピタキシャル薄膜の表面モフォロジー制御』9p-Z20-14
2020/9/4 第2回推進委員会『Al2O3結晶成長とn型Al2O3層の電気特性』＠筑波大学＆Zoom
2020/3/2 第1回推進委員会『Al2O3結晶成長と不純物ドーピング、Al2O3のエッチング』＠筑波大学
2019/9 NEDO未踏チャレンジ2050/次世代パワーデバイス「酸化アルミニウムを用いた低価格パワーデバイス」