2022/11/02 更新

写真a

オオニシ カズキ
大西 一生
OHNISHI Kazuki
所属
未来材料・システム研究所 附属未来エレクトロニクス集積研究センター 未来デバイス部 特任助教
職名
特任助教

学歴 3

  1. 名古屋大学   大学院工学研究科   電子工学専攻

    2019年4月 - 2022年3月

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    国名: 日本国

  2. 東北大学   大学院工学研究科   応用物理学専攻

    2017年4月 - 2019年3月

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    国名: 日本国

  3. 東北大学   工学部   情報知能システム総合学科

    2013年4月 - 2017年3月

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    国名: 日本国

受賞 3

  1. IEEE Nagoya Section Excellent Student Award

    2022年3月  

  2. 第13回ナノ構造エピタキシャル成長講演会発表奨励賞

    2021年12月   日本結晶成長学会ナノ構造エピタキシャル成長分科会  

  3. 第50回(2021年春季)応用物理学会講演奨励賞

    2021年9月   応用物理学会   HVPE法によって作製されたp型GaNの電気および構造特性評価

 

論文 10

  1. Tuning the p-type doping of GaN over three orders of magnitude via efficient Mg doping during halide vapor phase epitaxy 査読有り

    Ohnishi K., Fujimoto N., Nitta S., Watanabe H., Lu S., Deki M., Honda Y., Amano H.

    Journal of Applied Physics   132 巻 ( 14 )   2022年10月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of Applied Physics  

    The precise control of Mg concentration ([Mg]) in p-type GaN layers from 2.3 × 1016 to 2.0 × 1019 cm-3 was demonstrated by halide vapor phase epitaxy (HVPE) on n-type GaN (0001) freestanding substrates. [Mg] in GaN layers could be controlled well by varying the input partial pressure of MgCl2 formed by a chemical reaction between MgO solid and HCl gas under the thermodynamic equilibrium condition. In the sample with [Mg] of 2.0 × 1019 cm-3, a step-bunched surface was observed because the surface migration of Ga adatoms was enhanced by the surfactant effect of Mg atoms. The samples show high structural qualities determined from x-ray rocking curve measurements. The acceptor concentration was in good agreement with [Mg], indicating that almost all Mg atoms act as acceptors. The compensating donor concentrations in the samples were higher than the concentrations of Si, O, and C impurities. We also obtained the Mg acceptor level at a sufficiently low net acceptor concentration of 245 ± 2 meV. These results show that the HVPE method is promising for fabricating GaN vertical power devices, such as n-channel metal-oxide-semiconductor field-effect transistors.

    DOI: 10.1063/5.0122292

    Web of Science

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  2. Surface kinetics in halide vapor phase epitaxial growth of GaN layers on GaN (0001) freestanding substrates 査読有り

    Ohnishi K., Fujimoto N., Nitta S., Watanabe H., Honda Y., Amano H.

    Journal of Crystal Growth   592 巻   頁: 126749 - 126749   2022年8月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of Crystal Growth  

    The effects of halide vapor phase epitaxial (HVPE) growth conditions such as input V/III ratio and substrate off-cut angle on the surface morphology of n-type GaN layers grown on GaN (0001) freestanding substrates were investigated to develop a model for growing smooth surfaces. The spiral hillock density increased with increasing input V/III ratio and/or decreasing off-cut angle. The critical off-cut angle between the spiral growth and the step-flow growth depended on the vapor supersaturation calculated by thermodynamic analysis. To understand the transition of the growth mode, we proposed a Burton–Cabrera–Frank-theory-based model considering the effect of spiral growth, which was utilized to explain the obtained experimental results. The developed growth model can be effective for predicting the HVPE growth mode between the spiral growth and the step-flow growth.

    DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2022.126749

    Web of Science

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  3. Ohmic contact on low-doping-density p-type GaN with nitrogen-annealed Mg 査読有り

    Lu Shun, Deki Manato, Wang Jia, Ohnishi Kazuki, Ando Yuto, Kumabe Takeru, Watanabe Hirotaka, Nitta Shugo, Honda Yoshio, Amano Hiroshi

    APPLIED PHYSICS LETTERS   119 巻 ( 24 ) 頁: 242104 - 242104   2021年12月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Applied Physics Letters  

    We have demonstrated a fabrication process for the Ohmic contact on low-doping-density p-type GaN with nitrogen-annealed Mg. An Ohmic contact with a contact resistance of 0.158 ω cm2 is realized on p-GaN ([Mg] = 1.3 × 1017 cm-3). The contact resistance of p-type GaN with higher Mg concentration ([Mg]=1.0 × 1019 cm-3) can also be reduced to 2.8 × 10-5 ω cm2. A localized contact layer is realized without any etching or regrowth damage. The mechanism underlying this reduced contact resistance is studied by scanning transmission electron microscopy with energy dispersive x-ray spectroscopy and secondary ion mass spectrometry, representing a mutual diffusion of Ga and Mg atoms on the interface. Reductions in the barrier height and surface depletion width with the nitrogen-annealed Mg layer are confirmed by XPS and Hall effect measurements qualitatively.

    DOI: 10.1063/5.0076764

    Web of Science

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  4. Vertical GaN p<sup>+</sup>-n junction diode with ideal avalanche capability grown by halide vapor phase epitaxy 査読有り

    Ohnishi K., Kawasaki S., Fujimoto N., Nitta S., Watanabe H., Honda Y., Amano H.

    Applied Physics Letters   119 巻 ( 15 ) 頁: 152102 - 152102   2021年10月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Applied Physics Letters  

    A vertical GaN p+-n junction diode with an ideal breakdown voltage was grown by halide vapor phase epitaxy (HVPE). A steep p+-n interface was observed even with the use of the HVPE method. No Si-accumulating layer was formed at the p+-n interface because of the continuous HVPE growth from the n-type drift layer to the p-type layer. This method provides improved electrical properties compared with the regrowth of p-type GaN layers. The minimum ideality factor of approximately 1.6 was obtained. The breakdown voltage increased from 874 to 974 V with the increase in the temperature from 25 to 200 °C, which suggests that avalanche multiplication causes the breakdown. The temperature-dependent breakdown voltage was in good agreement with the breakdown voltage calculated using the ideal critical electric field. These results indicate that HVPE is promising for the fabrication of vertical GaN power devices.

    DOI: 10.1063/5.0066139

    Web of Science

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  5. Electrical properties and structural defects of p-type GaN layers grown by halide vapor phase epitaxy 査読有り

    Ohnishi Kazuki, Amano Yuki, Fujimoto Naoki, Nitta Shugo, Watanabe Hirotaka, Honda Yoshio, Amano Hiroshi

    JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH   566 巻   頁: 126173 - 126173   2021年7月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of Crystal Growth  

    The electrical properties and structural defects of p-type GaN layers with Mg concentrations from 8.0 × 1018 to 8.3 × 1019 cm−3 grown by halide vapor phase epitaxy (HVPE) were investigated. In all samples, p-type conduction was confirmed at room temperature. The hole concentration at room temperature decreased in a heavily Mg-doped sample. By analyzing the results of Hall-effect measurements at various temperatures, the acceptor concentration decreased in a heavily Mg-doped sample, whereas the compensating donor concentration increased. These results affect the decrease in the hole concentration. The hole mobility decreased with increasing acceptor concentration. In the heavily Mg-doped sample, pyramidal inversion domains (PIDs) were formed. The size of each PID in an HVPE-grown sample is in good agreement with that Mg-doped GaN layers grown by metalorganic vapor phase epitaxy (MOVPE). Thus, the formation mechanism of PIDs in HVPE-grown samples is possibly the same as that in MOVPE-grown samples. Energy-dispersive X-ray spectroscopy shows that Mg atoms accumulate in PIDs, which suggests that Mg atoms in PIDs are electrically inactive, inhibiting the increase in the acceptor concentration. These results are useful guidelines for fabricating p-type GaN layers with higher hole concentrations by HVPE.

    DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2021.126173

    Web of Science

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  6. Thermodynamic analysis of the gas phase reaction of Mg-doped GaN growth by HVPE using MgO 査読有り

    Kimura T., Ohnishi K., Amano Y., Fujimoto N., Araidai M., Nitta S., Honda Y., Amano H., Kangawa Y., Shiraishi K.

    Japanese Journal of Applied Physics   59 巻 ( 8 ) 頁: 088001 - 088001   2020年8月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Japanese Journal of Applied Physics  

    The halide vapor phase epitaxy (HVPE) of Mg-doped GaN using solid MgO is investigated. Thermodynamic analysis of the reactions amongst MgO, HCl and N2 is performed based on first-principles calculations. It is found that the equilibrium partial pressure of MgCl2 is the highest amongst magnesium related molecules at 900 °C. By increasing the input partial pressure of HCl, the pressure of MgCl2 is increased, which agrees well with recently reported experiments. From these results, it is concluded that MgCl2 is the key molecule which plays the most important role for Mg-doping in fabricating p-type GaN using HVPE with MgO.

    DOI: 10.35848/1347-4065/aba0d5

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  7. Halide vapor phase epitaxy of p-Type Mg-doped GaN utilizing MgO 査読有り

    Ohnishi K., Amano Y., Fujimoto N., Nitta S., Honda Y., Amano H.

    Applied Physics Express   13 巻 ( 6 ) 頁: 061007 - 061007   2020年6月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Applied Physics Express  

    Halide vapor phase epitaxy of p-Type GaN:Mg films was realized by using solid MgO as the Mg source. The Mg concentration was controlled by supplying HCl gas in a MgO source zone. Mg-related photoluminescence peaks were observed at around 3.3 and 2.9 eV. For a sample with a Mg concentration of 2.8 × 1019 cm-3, the Hall-effect measurement showed p-Type conduction with a hole concentration and a hole mobility of 1.3 × 1017 cm-3 and 9.1 cm2 V-1 s-1, respectively, at room temperature. The Mg acceptor level was 232 15 meV, which is in good agreement with the previous report.

    DOI: 10.35848/1882-0786/ab9166

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  8. Reuse of scalmgo<inf>4</inf> substrates utilized for halide vapor phase epitaxy of gan 査読有り

    Ohnishi K., Kuboya S., Tanikawa T., Iwabuchi T., Yamamura K., Hasuike N., Harima H., Fukuda T., Matsuoka T.

    Japanese Journal of Applied Physics   58 巻 ( {SC} )   2019年6月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Japanese Journal of Applied Physics  

    ScAlMgO4 (SCAM) substrates with a small lattice-mismatch to GaN and c-plane cleavability are promising for fabricating high-quality free-standing GaN wafers. To reduce the cost in the fabrication of free-standing GaN wafers, the reuse of a SCAM substrate is demonstrated. By cleaving a SCAM substrate which has been already utilized for the growth of a thick GaN film by halide vapor phase epitaxy, the atomically flat surface can be obtained. The threading dislocation density of a 320 μm thick GaN film grown on this cleaved SCAM substrate is 2.4 × 107 cm-2, which is almost the same as that on a new SCAM substrate. This result indicates that a SCAM substrate can be reused for GaN growth.

    DOI: 10.7567/1347-4065/ab06ab

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  9. Three-dimensional imaging of threading dislocations in GaN crystals using two-photon excitation photoluminescence 査読有り

    Tanikawa T., Ohnishi K., Kanoh M., Mukai T., Matsuoka T.

    Applied Physics Express   11 巻 ( 3 ) 頁: 031004 - 031004   2018年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Applied Physics Express  

    The three-dimensional imaging of threading dislocations in GaN films was demonstrated using two-photon excitation photoluminescence. The threading dislocations were shown as dark lines. The spatial resolutions near the surface were about 0.32 and 3.2 μm for the in-plane and depth directions, respectively. The threading dislocations with a density less than 108 cm%2 were resolved, although the aberration induced by the refractive index mismatch was observed. The decrease in threading dislocation density was clearly observed by increasing the GaN film thickness. This can be considered a novel method for characterizing threading dislocations in GaN films without any destructive preparations.

    DOI: 10.7567/apex.11.031004

    Web of Science

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  10. Halide vapor phase epitaxy of thick GaN films on ScAlMgO 査読有り

    Ohnishi Kazuki, Kanoh Masaya, Tanikawa Tomoyuki, Kuboya Shigeyuki, Mukai Takashi, Matsuoka Takashi

    Appl. Phys. Express   10 巻 ( 10 ) 頁: 101001 - 101001   2017年10月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Institute of Physics  

    Halide vapor phase epitaxy of thick GaN films was demonstrated on ScAlMgO<inf>4</inf>(SCAM) substrates, and their self-separation was achieved. The 320-µm-thick GaN film was self-separated from the SCAM substrate during the cooling process after the growth. This separation phenomenon occurred because of both the c-plane cleavability of SCAM and the difference in the thermal-expansion coefficients between GaN and SCAM. The dark-spot densities for the GaN films on the SCAM substrates were approximately 30% lower than those on sapphire substrates. These results indicate that SCAM substrates are promising for fabricating a high-quality freestanding GaN wafer at a low cost.

    DOI: 10.7567/apex.10.101001

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講演・口頭発表等 31

  1. HVPE growth for vertical GaN p-n junction diodes with high breakdown voltages 招待有り

    Kazuki Ohnishi, Shugo Nitta, Yoshio Honda, Hiroshi Amano

    International Workshop on Nitride Semiconductors 2022 (IWN2022)  2022年10月14日 

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    開催年月日: 2022年10月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  2. ハライド気相成長法を用いたMg添加p型GaNの厚膜成長

    大西一生, 藤元直樹, 新田州吾, 渡邉浩崇, 本田善央, 天野浩

    第83回応用物理学会秋季学術講演会  2022年9月21日 

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    開催年月日: 2022年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  3. GaN(0001)自立基板上GaNのHVPE成長における表面カイネティクス

    大西一生, 藤元直樹, 新田州吾, 渡邉浩崇, 本田善央, 天野浩

    第83回応用物理学会秋季学術講演会  2022年9月21日 

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    開催年月日: 2022年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  4. HVPE法成長GaN縦型p-n接合ダイオードにおける逆方向リーク源の探索

    田中大貴, 大西一生, 川崎晟也, 新田州吾, 藤元直樹, 渡邉浩崇, 田中敦之, 本田善央, 天野浩

    第83回応用物理学会秋季学術講演会  2022年9月22日 

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    開催年月日: 2022年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  5. ハライド気相成長法による縦型GaN p-n接合ダイオードの作製

    大西 一生, 川崎 晟也, 藤元 直樹, 新田 州吾, 渡邉 浩崇, 本田 善央, 天野 浩

    第69回応用物理学会春季学術講演会  2022年3月23日 

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    開催年月日: 2022年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  6. GaN高温HVPE成長のための熱力学解析モデルの修正

    松岡 聖, 坂東 もも子, 大西 一生, 後藤 健, 新田 州吾, 村上 尚, 熊谷 義直

    第69回応用物理学会春季学術講演会  2022年3月22日 

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    開催年月日: 2022年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  7. アニールしたMg層による低濃度p型GaNへの接触抵抗低減

    陸 順, 出来 真斗, 王 嘉, 大西 一生, 安藤 悠人, 渡邉 浩崇, 隈部 岳瑠, 新田 州吾, 本田 善央, 天野 浩

    第69回応用物理学会春季学術講演会  2022年3月23日 

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    開催年月日: 2022年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  8. Halide vapor phase epitaxy of p-type GaN for verical GaN power devices 招待有り

    K. Ohnishi, S. Kawasaki, N. Fujimoto, S. Nitta, H. Watanabe, Y. Honda, H. Amano

    14th International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials 15th International Conference on Plasma-Nano Technology (ISPlasma2022/IC-PLANTS2022)  2022年3月7日 

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    開催年月日: 2022年3月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  9. n型GaNドリフト層の表面平坦化に向けたハライド気相成長条件の検討

    大西一生, 藤元直樹, 新田州吾, 渡邉浩崇, 本田善央, 天野浩

    第13回ナノ構造・エピタキシャル成長講演会  2021年12月2日 

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    開催年月日: 2021年12月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

  10. アモノサーマル製GaN基板上へのHVPE-GaN成長界面で新たに生じる貫通転位の抑制

    森祐人, 新田州吾, 飯田一喜, 守山実希, 大西一生, 藤元直樹, 渡邉浩崇, 田中敦之, 本田善央, 天野浩

    第50回結晶成長国内会議(JCCG-50)  2021年10月27日 

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    開催年月日: 2021年10月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  11. HVPE成長させたp型GaNの電気的特性および構造欠陥評価 招待有り

    大西一生, 天野裕己, 藤元直樹, 新田州吾, 渡邉浩崇, 本田善央, 天野浩

    第82回応用物理学会秋季学術講演会  2021年9月11日 

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    開催年月日: 2021年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  12. HVPE法によって作製されたp型GaNの電気および構造特性評価

    大西一生, 天野裕己, 藤元直樹, 新田州吾, 渡邉浩崇, 本田善央, 天野浩

    第68回応用物理学会春季学術講演会  2021年3月17日 

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    開催年月日: 2021年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  13. HVPEによる固体ドーパントを用いたp型GaNの結晶成長 招待有り

    大西一生, 天野裕己, 新田州吾, 藤元直樹, 本田善央, 天野浩

    第49回結晶成長国内会議(JCCG-49)  2020年11月9日 

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    開催年月日: 2020年11月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  14. Mg含有セラミックスを不純物源としたMg添加GaNのHVPE成長

    天野裕己, 大西一生, 藤元直樹, 渡邉浩崇, 新田州吾, 本田善央, 天野浩

    第81回応用物理学会秋季学術講演会  2020年9月10日 

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    開催年月日: 2020年9月

    会議種別:口頭発表(一般)  

  15. MgOを利用したハライド気相成長法によるp型GaNの作製

    大西一生, 天野裕己, 藤元直樹, 新田州吾, 本田善央, 天野浩

    第81回応用物理学会秋季学術講演会  2020年9月10日 

     詳細を見る

    開催年月日: 2020年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  16. MgOを用いたMgドープGaNのHVPE成長における気相反応の熱力学的解析

    木村友哉, 大西一生, 天野裕己, 藤元直樹, 洗平昌晃, 新田州吾, 本田善央, 天野浩, 寒川義裕, 白石賢二

    第12回ナノ構造・エピタキシャル成長講演会  2020年7月31日 

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    開催年月日: 2020年7月

    会議種別:ポスター発表  

  17. MgOを用いたMg添加GaNのハライド気相成長

    大西一生, 天野裕己, 藤元直樹, 新田州吾, 本田善央, 天野浩

    第67回応用物理学会春季学術講演会  2020年3月14日 

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    開催年月日: 2020年3月

    会議種別:口頭発表(一般)  

  18. HVPE法による不純物含浸セラミックスを用いたMg添加GaN成長

    天野裕己, 大西一生, 藤元直樹, 渡邉浩崇, 新田州吾, 本田善央, 天野浩

    第67回応用物理学会春季学術講演会  2020年3月14日 

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    開催年月日: 2020年3月

    会議種別:口頭発表(一般)  

  19. ハライド気相成長法を用いた高純度GaN成長

    大西一生, 天野裕己, 藤元直樹, 新田州吾, 本田善央, 天野浩

    先進パワー半導体分科会第6回講演会  2019年12月3日 

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    開催年月日: 2019年12月

    会議種別:ポスター発表  

  20. Si台座構造上GaNモノリシック微小二重共振器型第二高調波発生デバイスの作製

    南部誠明, 永田拓実, 塩見圭史, 藤原康文, 大西一生, 谷川智之, 上向井正裕, 片山竜二

    第66回応用物理学会春季学術講演会  2019年3月10日 

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    開催年月日: 2019年3月

    会議種別:口頭発表(一般)  

  21. Reuse of ScAlMgO4 substrates utilized for halide vapor phase epitaxy of GaN

    K. Ohnishi, S. Kuboya, T. Tanikawa, T. Fukuda, T. Matsuoka

    International Workshop on Nitride Semiconductors 2018 (IWN2018)  2018年11月15日 

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    開催年月日: 2018年11月

    会議種別:口頭発表(一般)  

  22. GaN成長に用いたScAlMgO4基板の再利用

    大西一生, 窪谷茂幸, 谷川智之, 福田承生, 松岡隆志

    第65回応用物理学会春季学術講演会  2018年3月17日 

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    開催年月日: 2018年3月

    会議種別:口頭発表(一般)  

  23. Three-dimensional imaging of threading dislocations in thick GaN films by two-photon-excitation photoluminescence

    T. Tanikawa, K. Ohnishi, T. Matsuoka

    第36回電子材料シンポジウム (EMS-36)  2017年11月10日 

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    開催年月日: 2017年11月

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

  24. Three-dimensional threading dislocations in GaN crystals by multiphoton-excitation photoluminescence 招待有り

    T. Tanikawa, K. Ohnishi, T. Matsuoka

    International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2017 (ICMaSS 2017)  2017年10月1日 

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    開催年月日: 2017年9月 - 2017年10月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  25. 多光子励起PL法によるGaN結晶の貫通転位の3次元イメージング 招待有り

    谷川智之, 大西一生, 松岡隆志

    第78回応用物理学会秋季学術講演会  2017年9月7日 

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    開催年月日: 2017年9月

    会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  26. 二光子励起フォトルミネッセンス法によるGaN中の貫通転位の三次元分布評価 招待有り

    谷川智之, 大西一生, 加納聖也, 向井孝志, 松岡隆志

    第78回応用物理学会秋季学術講演会  2017年9月6日 

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    開催年月日: 2017年9月

    会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  27. Three-dimensional analysis of threading dislocation in HVPE-grown GaN using two-photon-excitation photoluminescence

    T. Tanikawa, K. Ohnishi, M. Kanoh, T. Mukai, T. Matsuoka

    12th International Conference on Nitride Semiconductors (ICNS-12)  2017年7月26日 

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    開催年月日: 2017年7月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  28. HVPE of thick GaN layers on ScAlMgO4 substrates and their self-separation for fabricating free-standing wafers

    K. Ohnishi, M. Kanoh, T. Tanikawa, S. Kuboya, T. Mukai, T. Matsuoka

    12th International Conference on Nitride Semiconductors (ICNS-12)  2017年7月25日 

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    開催年月日: 2017年7月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

  29. 多光子励起フォトルミネッセンス法によるGaNの内部欠陥の三次元観察 招待有り

    谷川智之, 大西一生, 藤田達也, 加納聖也, 向井孝志, 松岡隆志

    第9回ナノ構造・エピタキシャル成長講演会  2017年7月14日 

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    開催年月日: 2017年7月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

  30. 二光子励起フォトルミネッセンス法によるGaN中の貫通転位の三次元分布評価

    谷川智之, 大西一生, 加納聖也, 向井孝志, 松岡隆志

    第64回応用物理学会春季学術講演会  2017年3月15日 

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    開催年月日: 2017年3月

    会議種別:口頭発表(一般)  

  31. ハイドライド気相成長法によるScAlMgO4基板上へのGaN厚膜成長と自己剥離プロセス

    大西一生, 加納聖也, 谷川智之, 窪谷茂幸, 向井孝志, 松岡隆志

    第64回応用物理学会春季学術講演会  2017年3月17日 

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    開催年月日: 2017年3月

    会議種別:口頭発表(一般)  

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科研費 1

  1. 高性能GaN系素子作製に向けたハライド気相成長技術の確立

    研究課題/研究課題番号:20J13885  2020年4月 - 2022年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特別研究員奨励費  特別研究員奨励費

    大西 一生, 大西 一生

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:2100000円 ( 直接経費:2100000円 )

    ハライド気相成長(HVPE)法は、成長速度が高く、高純度GaNの作製可能なことから、縦型パワーデバイス作製手法として魅力的である。しかしながら、素子作製に重要なp型GaNのHVPE法による作製は非常に困難であり、本研究開始以前には、信頼に値するp型GaNの報告はなかった。報告者は、HVPE法によるp型GaNの実現に向けて、その成長条件の探索を行い、p型GaNを実現した。また、作製したp型GaNの電気的および構造的特性評価も行った。
    まず、ドーピング原料の探索を行った。アクセプタとしてMgが一般的に使用されているが、HVPE法において適切なMgドーピング原料が存在せず、そのことがp型GaNの作製を困難としていた。申請者は、Mg原料として固体MgOに着目した。MgOにHClガスを供給し、MgCl2を生成することによってドーピングを行うことに成功した。また、供給するHClガスの流量を変化させることによってMg濃度の制御が可能である。
    Mg添加GaNのHall効果測定を行ったところ、p型伝導を示した。キャリア濃度の温度依存性から算出した活性化エネルギーはMgアクセプタの活性化エネルギーと同程度であり、Mgアクセプタがp型伝導に寄与していることを確認した。また、算出したアクセプタ濃度(Na)およびドナー濃度(Nd)のMg濃度依存性を調べたところ、従来の有機金属気相成長法にて作製されるp型GaNとよい一致を示した。これは、本研究にて作製したp型GaNの品質が高いことを示すだけでなく、成長手法にとらわれないp型GaNの物性を反映していることを強く支持する結果である。