抄録/ポイント:
抄録/ポイント
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Czochralski法によるβ-Ga<sub>2</sub>O<sub>3</sub>バルク単結晶の育成を,重要な成長条件の観点から報告して,議論し,得られた結晶の基本的な電気的,光学的特性と関連付けた。β-Ga<sub>2</sub>O<sub>3</sub>結晶は,近赤外(NIR)波長範囲での自由キャリア吸収によって,らせん状に形成する傾向があり,育成結晶を通過する放射熱伝達を阻止していた。中域,あるいは,低域の自由電子濃度(<5×10<sup>17</sup>cm<sup>-3</sup>)で,高い結晶化率(g≧0.5)を有する円筒状結晶をもたらした。CO<sub>2</sub>を含んだ成長雰囲気の利用によって,0.8と4.4×10<sup>-2</sup>barの間の酸素分圧が得られたが,この分圧は円筒状の半導体性結晶を得るのに十分な値であった。Snドーピングによって,結晶中の自由電子濃度が高濃度(最大10<sup>19</sup>cm<sup>-3</sup>)まで増加し,らせん状結晶化が瞬時に形成したが,Mgドーピング(>6wtppm)では,らせん状結晶の形成が起こりにくい絶縁性結晶が得られた。液固界面全域における結晶中のMg平衡偏析係数の推定値は,0.10~0.12であった。酸化雰囲気中,1200°C以上,20時間のアニーリングによって,アンドープ結晶のバルク自由電子濃度は約1ケタまで減少したが,結晶表面は絶縁性であった。しかし,Mg:β-Ga<sub>2</sub>O<sub>3</sub>結晶では,酸素含有雰囲気と水素含有雰囲気のいずれのアニーリングに対しても,特性に変化がなかった。中低域の自由電子濃度を有する結晶の透過率スペクトルは,260nmで急勾配の吸収端,並びに,可視波長とNIR波長の範囲で実質的に完全な透過性を示していた。また,Czochralski法による直径2インチβ-Ga<sub>2</sub>O<sub>3</sub>単結晶の育成が実現可能であることも実証した。ロッキングカーブFWHMが50′′よりも小さな値であることから,良好な結晶品質であることが明らかになった。転位の大部分が(100)面に沿って伝搬することを指摘した。さらに,温度の関数とした結晶の熱的特性も提示した。Copyright 2014 Elsevier B.V., Amsterdam. All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.