Ge-doped α-Gallia by mist-CVD!

ミストCVDによるGe ドープ α-Ga₂O₃ 薄膜作製とショットキーバリアダイオード試作に関する若松君（D2）らの論文がJ. Appl. Phys.誌に掲載されました！本研究は立命館大との共同研究です。Congrats, Wakamatsu-kun! / We performed Ge doping of α-Ga₂O₃ thin films grown on m-plane sapphire substrates using mist chemical vapor deposition. Although the typical growth rate was high at 4 μm/h, the resultant α-Ga₂O₃ thin films exhibited high crystallinity. We controlled the carrier density in the range of 8.2 × 10¹⁶–1.6 × 10¹⁹ cm⁻³ using bis[2-carboxyethylgermanium(IV)]sesquioxide as the Ge source. The highest mobility achieved was 66 cm² V⁻¹ s⁻¹ at a carrier concentration of 6.3 × 10¹⁷ cm⁻³. Through secondary ion mass spectrometry analysis, a linear relationship between the Ge concentration in the α-Ga₂O₃ thin films and the molar ratio of Ge to Ga in the source solution was established. The quasi-vertical Schottky barrier diode fabricated using the Ge-doped α-Ga₂O₃ thin films exhibited an on-resistance of 7.6 mΩ cm² and a rectification ratio of 10¹⁰. These results highlight the good performance of the fabricated device and the significant potential of Ge-doped α-Ga₂O₃ for power-device applications. / ミスト化学気相成長法を用いて、m 面サファイア基板上に成長させた α-Ga₂O₃ 薄膜に Ge ドーピングを行いました。 典型的な成長速度は 4 μm/h と高速でしたが、得られた α-Ga₂O₃薄膜は高い結晶性を示しました。 Geソースとしてビス[2-カルボキシエチルゲルマニウム(IV)]三二酸化物を使用し、キャリア密度を8.2 × 1016〜1.6 × 1019 cm−3の範囲に制御しました。 達成された最高の移動度は、6.3 × 10¹⁷ cm^-3のキャリア濃度で66 cm² V^-1 s^-1でした。 二次イオン質量分析により、α-Ga₂O₃薄膜中の Ge 濃度とソース溶液中の Ge と Ga のモル比との間に直線関係が確立された。 Ge ドープα-Ga₂O₃ 薄膜を使用して製造された準垂直ショットキー バリア ダイオードは、7.6 mΩ cm² のオン抵抗と 10¹⁰ の整流比を示しました。これらの結果は、製造されたデバイスの優れた性能と Ge の重要な可能性を強調しています。

Takeru Wakamatsu, Yuki Isobe, Hitoshi Takane, Kentaro Kaneko Katsuhisa Tanaka,Ge doping of α-Ga₂O₃ thin films via mist chemical vapor deposition and their application in Schottky barrier diodes J. Appl. Phys. 135, 155705 (2024) https://doi.org/10.1063/5.0207432, OPEN ACCESS!