Rutile-type GSO alloy films and Schottky barrier diodes

高根君（D2）の研究成果がApplied Physics Express に掲載されました！本研究はNIMS、立命館大との共同研究成果です。Congrats, Takane-kun!

We report the characterization and application of mist-CVD-grown rutile-structured Ge_xSn_1−xO₂ (x = ∼0.53) films lattice-matched to isostructural TiO₂(001) substrates. The grown surface was flat throughout the growth owing to the lattice-matching epitaxy. Additionally, the film was single-crystalline without misoriented domains and TEM-detectable threading dislocations due to the coherent heterointerface. Using the Ge_0.49Sn_0.51O₂ film with a carrier density of 7.8 × 10¹⁸ cm⁻³ and a mobility of 24 cm²V⁻¹s⁻¹, lateral Schottky barrier diodes were fabricated with Pt anodes and Ti/Au cathodes. The diodes exhibited rectifying properties with a rectification ratio of 8.2 × 10⁴ at ±5 V, showing the potential of Ge_xSn_1-xO₂ as a practical semiconductor. / TiO₂(001)基板に格子整合した、ミストCVD法で成長させたルチル構造Ge_xSn_1−xO₂(x = 〜0.53)膜の特性評価と応用について報告する。 格子整合エピタキシにより、成長表面は成長中ずっと平坦であった。 さらに、この膜は、コヒーレントなヘテロ界面により、配向のずれたドメインや TEM で検出可能な貫通転位のない単結晶でした。 キャリア密度7.8×10¹⁸cm⁻³、移動度24cm²V⁻¹s⁻¹のGe_0.49Sn_0.51O₂膜を用いて、PtアノードとTi/Auカソードを備えた横型ショットキーバリアダイオードを作製した。 このダイオードは±5Vで整流比8.2×10⁴の整流特性を示し、実用的な半導体としてのGe_xSn_1−xO₂の可能性を示しています。

• Rutile-type Ge_xSn_1−xO₂ alloy layers lattice-matched to TiO₂ substrates for device applications, Hitoshi Takane¹, Takayoshi Oshima², Takayuki Harada³, Kentaro Kaneko⁴ and Katsuhisa Tanaka^{1 1} Department of Material Chemistry, Kyoto University, Kyoto 615-8510, Japan ² Research Center for Electronic and Optical Materials, National Institute for Materials Science, Tsukuba, Ibaraki 305-0044, Japan ³ Research Center for Materials Nanoarchitechtonics, National Institute for Materials Science, Tsukuba, Ibaraki 305-0044, Japan ⁴ Research Organization of Science and Technology, Ritsumeikan University, Kusatsu, Shiga 525-8577, Japan

Applied Physics Express, Volume 17, Number 1 2024 Appl. Phys. Express 17 011008DOI 10.35848/1882-0786/ad15f3