課題番号                ：S-19-OS-0046

利用形態                ：共同研究

利用課題名（日本語）    ：エピタキシャルa-Ga₂O₃薄膜への水素ドーピングに関する基礎研究

Program Title (English)       ：Effect of Hydrogen Doping of a-Ga₂O₃ Thin Films

利用者名（日本語）      ：村上達也

Username (English)         ：T. Murakami

所属名（日本語）        ：北陸先端大

Affiliation (English)           ：JAIST

１．概要（Summary ）

酸化ガリウムは、パワーデバイス用材料として開発が進められている炭化ケイ素や窒化ガリウムと比べて大きなバンドギャップエネルギーを有するため、より低損失なパワーデバイスを実現できる材料として期待されている。こうした性質に注目し、我々のグループでは、これまでミスト化学気相成長によりc面サファイア基板上へ高品質なα-Ga₂O₃をエピタキシャル薄膜成長に関する研究を行っているが、価電子制御に関する研究は実施できていない。

本研究ではα-Ga₂O₃薄膜へ水素ドーピングの試みとその評価を行い、酸化ガリウムへの水素ドーピング可能か検証することを目的としている。阪大内にて水素ドーピングとドープされた水素分布の評価および電気特性評価のためPt電極の作成を行なった。

２．実験（Experimental）

【使用した装置】

S10「RFスパッタ装置」(サンユー電子株式会社、SVC-700LRF)

S17「接触式膜厚測定器」(BRUKER DektakXT-A)

【実験方法】

RFスパッタ装置を用い、α-Ga₂O₃(100 nm狙い)/Al₂O₃基板(0001)）上に 100 nm目標でPt薄膜を製膜した。スパッタ条件は出力25 W、プロセス圧力0.2 Pa、成膜時間33分7秒に設定し、メタルマスクを用いて電極パターンを形成した。

３．結果と考察（Results and Discussion）

接触式膜厚測定器を用い、Pt薄膜の膜厚を見積もったところ81 nmであった。作成した電極のうち1個について100および300 ℃2h、5% H₂/Ar (流量1L/min) の条件で水素化を行った。Figure 1の(a)が水

素化未処理 (Pt電極のみをつけた試料)、(b)および(c)が100℃および300℃で2h水素化処理したものである。光学顕微鏡観察を使って各試料の観測を行ったが、有意な差は見られなかった。引き続き、他の条件での水素化を予定しており、次年度の利用を検討している。

４．その他・特記事項（Others）

なし

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）

なし

６．関連特許（Patent）

なし