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J-GLOBAL ID：201202229534888966   整理番号：12A0832743

プラズマ増強分子ビームエピタキシーによりa-サファイア基板上に育成したGZO膜の電子散乱機構

Electron scattering mechanisms in GZO films grown on a-sapphire substrates by plasma-enhanced molecular beam epitaxy

著者 (8件)： LIU H. Y. (Dep. of Electrical and Computer Engineering, Virginia Commonwealth Univ., Richmond, Virginia 23284, USA) ,  AVRUTIN V. (Dep. of Electrical and Computer Engineering, Virginia Commonwealth Univ., Richmond, Virginia 23284, USA) ,  IZYUMSKAYA N. (Dep. of Electrical and Computer Engineering, Virginia Commonwealth Univ., Richmond, Virginia 23284, USA) ,  OEZGUER Ue. (Dep. of Electrical and Computer Engineering, Virginia Commonwealth Univ., Richmond, Virginia 23284, USA) ,  YANKOVICH A. B. (Dep. of Materials Sci. & Engineering, Univ. Wisconsin-Madison, Madison, Wisconsin 53706 USA) ,  KVIT A. V. (Dep. of Materials Sci. & Engineering, Univ. Wisconsin-Madison, Madison, Wisconsin 53706 USA) ,  VOYLES P. M. (Dep. of Materials Sci. & Engineering, Univ. Wisconsin-Madison, Madison, Wisconsin 53706 USA) ,  MORKOC H. (Dep. of Electrical and Computer Engineering, Virginia Commonwealth Univ., Richmond, Virginia 23284, USA)
資料名： Journal of Applied Physics  (Journal of Applied Physics)
巻： 111  号： 10  ページ： 103713-103713-9  発行年： 2012年05月15日 
JST資料番号： C0266A  ISSN： 0021-8979  CODEN： JAPIAU  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： アメリカ合衆国 (USA)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： プラズマ増強分子ビームエピタキシーにより,a-面サファイア基板上に酸素/金属比およびGa流量を変えてGa(GZO)を多量ドープした広範囲の組み合わせのZnO層を育成し,これらを用いて行った電子輸送を支配する機構の研究を報告する。解析は,微細構造研究とともに温度に依存するHall測定により行った。金属リッチ条件(反応酸素/金属比<1)下で育成したn>5×10²⁰cm^-3をもつ高縮重度のGZO層は,極性c方向に平行の低角境界をもつ比較的大きな結晶粒(X線回折では~20~25nm)を示した。高伝導度のGZO層については,ほとんど補償のないイオン化不純物散乱が15から330Kの温度範囲の移動度を制限する主な機構であり,量子力学的トンネル効果により支配される粒界散乱は無視できた。しかしながら,高い結晶性をもつZnOの極性により,極光学フォノン散乱は150K以上の温度では無視できなかった。なぜなら,その散乱の効果はイオン化不純物散乱よりもかなり弱いが,室温(RT)でさえ移動度を低下させるからである。輸送特性の解析,X線回折および透過電子顕微鏡による試料の微細構造から,上部10²⁰cm^-3領域のキャリア濃度をもつ試料さえこれらの層の粒径と移動度の間の相関が示された。対照的に,酸素リッチ条件(反応酸素/金属>1)で育成したGZO層は傾斜粒界および10~20nmという比較的小さな粒径(X線回折による)をもっていたが,その電子輸送は,主にアクセプタ型の点欠陥複合体,恐らく(Ga_Zn-V_Zn)により生じた補償および粒界における散乱により制限されていた。Ga流量を少なくした金属リッチ条件で育成したn<10²⁰cm^-3をもつGZO層は,温度依存移動度において熱イオン効果により支配される粒界散乱の兆候を明らかに示したが,酸素リッチ条件で育成した試料と比較してはるかに大きなRT移動度[7.5に対して34cm²/Vs]を有した。いろいろな条件で育成したGZO層の特性から,高伝導度のGZOを得るためには酸素リッチ条件ではなく金属リッチ条件を使うべきであることを明確に示した。(翻訳著者抄録)

シソーラス用語： *酸化亜鉛 ,  透明導電膜 ,  *電子散乱 ,  *基板 ,  *MBE成長 ,  *エレクトロトランスポート ,  微細構造 ,  Hall効果 ,  結晶粒 ,  電気伝導率 ,  イオン化 ,  キャリア散乱 ,  移動度 ,  トンネル効果 ,  結晶粒界 ,  極性 ,  フォノン ,  X線回折 ,  透過型電子顕微鏡 ,  キャリア密度 ,  粒径 ,  温度依存性 ,  透過型走査電子顕微鏡 ,  濃度 ,  キャリア移動度 ,  *ガリウム ,  *ドーピング ,  サファイア ,  化合物半導体
準シソーラス用語： *サファイア基板 ,  フォノン散乱 ,  光学フォノン ,  電子移動度 ,  不純物散乱 ,  粒界

分類 (1件)： 半導体結晶の電気伝導  (BM03043X)

タイトルに関連する用語 (6件)： プラズマ ,  増強 ,  分子ビームエピタキシー ,  サファイア基板 ,  GZO ,  電子散乱