Electrical properties of α-Gallium oxide

高根君（D2）らのα型酸化ガリウムの電気特性を調べた論文がJ. Mater. Resに掲載されました！Congrats, Takane-kun! 本研究は兵庫県立工業技術センタ、九州大学、立命館大学と共同で行われました。

Carrier transport mechanism in Si-doped n-type α-Ga₂O₃ thin film on m-plane sapphire substrate was investigated by temperature-dependent Hall effect measurements (30–300 K). All films show dislocation density of about ~ 10¹⁰–10¹¹ cm⁻². In non-degenerate α-Ga₂O₃, an impurity-band effect is obvious in the low temperature region, and dislocation scattering is the dominant scattering mechanism. In contrast, in degenerate α-Ga₂O₃, although the dislocation density is comparable to the non-degenerate one, the mobility is dominated by ionized impurity scattering, due to the heavy screening of charged dislocations. The analysis indicates that the carrier transport mechanism in α-Ga₂O₃ with high dislocation density is different from each other depending on whether α-Ga₂O₃ is degenerate or non-degenerate. Finally, we estimate critical dislocation density for dislocation-insensitive mobility in α-Ga₂O₃ on sapphire substrate, and indicate that dislocation densities below ~ 1 × 10⁷~ 10⁸ cm⁻² will be required for lightly doped drift layers in devices. / m 面サファイア基板上の Si ドープ n 型 α-Ga2O3 薄膜におけるキャリア輸送機構を、温度依存性のホール効果測定 (30 ～ 300 K) によって研究しました。 すべての膜は約 ~ 1010–1011 cm-2 の転位密度を示します。 非縮退α-Ga2O3では、低温領域では不純物バンド効果が明白であり、転位散乱が主な散乱機構である。 対照的に、縮退した α-Ga2O3 では、転位密度は非縮退のものと同程度ですが、荷電転位が大量に遮蔽されるため、移動度はイオン化不純物散乱によって支配されます。 この解析により、転位密度の高いα-Ga2O3におけるキャリア輸送機構は、α-Ga2O3が縮退しているか非縮退であるかによって異なることがわかった。 最後に、サファイア基板上のα-Ga2O3における転位の影響を受けない移動度の臨界転位密度を推定し、デバイスの低濃度ドープドリフト層には ~ 1 × 10^7-8cm⁻²未満の転位密度が必要であることを示します。

Takane, H., Izumi, H., Hojo, H. et al. Effect of dislocations and impurities on carrier transport in α-Ga₂O₃ on m-plane sapphire substrate. Journal of Materials Research (2023). https://doi.org/10.1557/s43578-023-01015-8