【研究分野】電子・電気材料工学

【研究領域課題番号】15H02238 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

光触媒 / 化合物半導体 / 分極制御 / 有機金属気相成長 / 再生可能エネルギー / 半導体 / 結晶成長 / 光電気化学 / 窒化ガリウム / 表面構造 / フェルミエネルギー / GaN / エピタキシャル成長 / 分極

【研究成果の概要】

AlN極薄層を用いた分極制御トンネル接合を用い，n型窒化物エピタキシャル結晶（GaNおよびInGaN）を光吸収層とする光カソード電極の作製と動作実証に成功した．デバイスシミュレーションに設計したAlNトンネル接合を得るため，低温成長やガス切り替えシーケンスの最適化などエピタキシャル成長における新手法を開発した．さらに，PtによりGaN表面修飾により，外部電位を用いない光水分解による水素生成を達成した．

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】44,720千円 (直接経費: 34,400千円、間接経費: 10,320千円)

【研究分野】応用物性・結晶工学

【研究領域課題番号】18206004 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

半導体 / 結晶成長 / 半導体物性 / 光物性 / エピタキシャル成長

【研究成果の概要】

我々は、有機金属気相成長法により、(0001)六方晶窒化ホウ素薄膜が、ニッケル(111)基板とサファイア(0001)基板上にエピタキシャル成長することを見出した。六方晶窒化ホウ素エピタキシャル薄膜は、カソードルミネッセンス測定から室温において227nm付近のバンド端近傍の発光を示し、その光学バンドギャップは、5.9eV、直接遷移であり、遠紫外発光材料として有望である。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2006 - 2009

【配分額】40,430千円 (直接経費: 31,100千円、間接経費: 9,330千円)

【研究分野】応用物性

【研究領域課題番号】01850001 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

原子尺度 / 結晶成長 / 走査型トンネル顕微鏡 / Si / Geヘテロ構造 / エピタキシャル / 表面構造 / 微視的機構 / 島形成 / エピタキシャル成長 / 5×5構造 / 選択的吸着 / 超高真空 / モリブデンブル-ブロンズ / Si(111)、Si(100) / アンチモン(Sb) / 原子層ド-ピング / 半導体清浄表面 / 高速トンネル分光 / 慣性式移動方式

【研究成果の概要】

本研究の主眼は、結晶成長装置に装着可能な走査型トンネル顕微鏡(STM)を開発し、従来の方法では評価できなかった結晶成長にともなう表面原子の動き、表面構造の変化など原子尺度の知見を直接得ようとするところにある。まず、初年度において結晶成長装置に装着可能なSTMを考案し、そのために必要な新しい電子式粗動機構を開発した。一方、従来から利用されてきた機械式方式についても検討を加え、両者ともに小型化、結晶成長装置へのボルトオン装着が可能なことを示した。
また次年度では、試料の簡易移動方式を新たに開発するとともに、結晶成長にともなう温度ドリフトへの対策について検討した。その結果、律速された相の観察には必ずしも低温への急速冷却は必要なく、室温の試料移動機構を接触することによる冷却でも十分に有効であることが判った。
最終年度には、走査型トンネル顕微鏡によるSi系結晶成長観察を試みた。Si/Ge超格子のエピタキシャル成長の成長初期過程を表面構造の変化から捉え、Si/Geヘテロ構造の界面ゆらぎの原因を調べた。その結果、(111)面のGe成長では、局所的歪を緩和するためにテラス上での島形成がおこり、5×5と7×7の混在する再構成を示すことが判った。さらに、ステップ構造への選択吸着を発見し、この効果を利用して量子細線構造を作製する方法についても検討を加えた。
本研究で開発したSTMは超高真空下で原子像を観察できる能力を有し、かつ試料移動機構を備えていることから、実用化への重要な基礎になると考えられる。

【研究種目】試験研究

【研究期間】1989 - 1991

【配分額】11,200千円 (直接経費: 11,200千円)