α-Ga2O3の単相成長とHCl濃度

ミストCVD法におけるα-Ga₂O₃相の成長と出発溶液のHCl濃度の関係を調べた若松君(D1)の論文がJpn. J. Appl. Phys.に掲載されました! 本研究は立命館大学との共同研究成果です。

We have examined the effect of synthesis conditions on α-Ga₂O₃ film, one of the ultra-wide bandgap semiconductors, on c-plane sapphire substrate via mist chemical vapor deposition process. The resultant film is dominantly composed of α-Ga₂O₃ phase, but a small amount of κ-Ga₂O₃ phase coexists when the growth temperature is higher. The source solution containing higher concentration of HCl expands the range of temperatures at which single-phase α-Ga₂O₃ is grown and suppresses the inclusion of κ-Ga₂O₃ at higher growth temperatures. Moreover, the growth with higher concentration of HCl up to 0.66 mol/L increases the growth rate and improves the surface roughness. Thus, HCl has a crucial role in the selective growth of α-Ga₂O₃ and the quality of the film. Also, some pits are observed at the surface of α-Ga₂O₃ and κ-Ga₂O₃ is precipitated inside the pit defect when the concentration of HCl is low and the growth temperature is high. /　超ワイドバンドギャップ半導体の 1 つであるα-Ga2O3 膜の合成条件が、c 面サファイア基板上にミスト化学気相成長プロセスによって影響を与えることを調べました。 得られた膜は主にα-Ga2O3相で構成されていますが、成長温度が高くなると少量のκ-Ga2O3相が共存します。 より高い濃度の HCl を含むソース溶液は、単相 α-Ga2O3 が成長する温度範囲を拡大し、より高い成長温度での κ-Ga2O3 の包含を抑制します。 さらに、0.66 mol/L までの高濃度の HCl を使用した成長は、成長速度を高め、表面粗さを改善します。 このように、HCl は α-Ga2O3 の選択的成長と膜の品質に重要な役割を果たします。 また、α-Ga2O3の表面にいくつかのピットが観察され、HClの濃度が低く、成長温度が高い場合、κ-Ga2O3がピット欠陥の内部に析出します.α-Ga2O3膜に対する合成条件の影響を調べました. ミスト化学気相成長プロセスによるc面サファイア基板上の超ワイドバンドギャップ半導体の1つ。 得られた膜は主にα-Ga2O3相で構成されていますが、成長温度が高くなると少量のκ-Ga2O3相が共存します。 より高い濃度の HCl を含むソース溶液は、単相 α-Ga2O3 が成長する温度範囲を拡大し、より高い成長温度での κ-Ga2O3 の包含を抑制します。 さらに、0.66 mol/L までの高濃度の HCl を使用した成長は、成長速度を高め、表面粗さを改善します。 このように、HCl は α-Ga2O3 の選択的成長と膜の品質に重要な役割を果たします。 また、α-Ga2O3 の表面にいくつかのピットが観察され、HCl の濃度が低く、成長温度が高い場合、κ-Ga2O3 はピット欠陥の内部に析出します。

Influence of HCl concentration in source solution and growth temperature on formation of α-Ga2O3 film via mist-CVD process, Takeru Wakamatsu1, Hitoshi Takane2, Kentaro Kaneko3, Tsutomu ARAKI4 and Katsuhisa Tanaka1, Accepted Manuscript online 3 April 2023　JJAP　DOI 10.35848/1347-4065/acc9cf

本研究の一部は総務省研究プロジェクトMIC research（JPMI003i6）の助成を受け実施されました。記して謝意を表します。