【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.04.11】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23AT0144

利用課題名 / Title

導電性サファイアの実現

利用した実施機関 / Support Institute

産業技術総合研究所 / AIST

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion

キーワード / Keywords

エレクトロデバイス/ Electronic device,ワイドギャップ半導体/ Wide gap semiconductor,蒸着・成膜/ Vapor deposition/film formation,膜加工・エッチング/ Film processing/etching

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

奥村 宏典

所属名 / Affiliation

筑波大学数理物質系

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

川又 彰夫,郭 哲維

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

AT-109：６インチ電子ビーム真空蒸着装置（アールデック）
AT-082：化合物半導体エッチング装置（ICP-RIE）
AT-023：電子ビーム真空蒸着装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

一般的に、バンドギャップエネルギーの大きい固体材料 は、高温高耐圧に優れる。低価格かつ大面積試料が入手可能なAl₂O₃（サファイア）は有力材料の一つであるが、絶縁体として知られている 。我々は、m面Al₂O₃基板を用いて、MBE法による高品質高Al組成AlGa₂O₃成長を行ってきた。本研究では、SiドープAl₂O₃層を成長し、電気的特性を評価した。

実験 / Experimental

プラズマ援用MBE装置を用いてAl₂O₃(10-10)基板上にSiドープAl₂O₃を成長した 。Si濃度は8x10¹⁸ cm^-3とした。結晶成長後、窒素雰囲気下で様々な温度で30分間熱処理を行った。1400℃で熱処理後のSiドープAl₂O₃層の電気的特性評価を行った。試料構造を図 に示す。Ti (20 nm)/Au(50 nm)電極を蒸着し、窒素雰囲気850℃ 1分で合金化した。電極は6 μm離れた二つの5 0 μm x 100 μmの長方形状を利用した。

結果と考察 / Results and Discussion

本試料を用いて、真空下で室温800℃においてI-V測定を行った。800 ℃でも繰り返し測定ができたことから、高温耐性に優れていると言える。また、室温で166 Ωcmを示し、Al₂O₃の室温電気伝導に成功した。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図．導電性Al₂O₃層の構造と電気的特性

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

本研究は、NEDO 先導プログラム未踏チャレンジ2050の援助を得て行われた。[1] 神野ら 第 68 回 応物 春 1 8p Z33 12[2] 神野ら 第 81 回 応物 秋 9 p Z20 14[3] 神野ら 第 82 回 応物 秋 13p S201 9[4] H. Okumura, JJAP 61 , 125505 (2022 ).

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

1. Hironori Okumura, Sn and Si doping of α-Al₂O₃ (10-10) layers grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy, Japanese Journal of Applied Physics, 61, 125505(2022).
   DOI: 10.35848/1347-4065/aca196
   

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：1件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件