【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.17】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24NU0063
利用課題名 / Title
焼結時における電界印加が多結晶酸化ガリウム粒界の伝導特性に与える影響
利用した実施機関 / Support Institute
名古屋大学 / Nagoya Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
セラミックスデバイス/ Ceramic device,センサ/ Sensor,電子顕微鏡/ Electronic microscope,エレクトロデバイス/ Electronic device
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
徳永 智春
所属名 / Affiliation
名古屋大学 大学院工学研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
NU-104：直交型高速加工観察分析装置
NU-102：高分解能電子状態計測走査透過型電子顕微鏡システム
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
b-Ga2O3はSiCやGaNと同様に大きなバンドギャップを有するワイドバンドギャップ半導体であり、新たなパワーデバイス用基板としての応用が期待されている。これまでにエピタキシャル成長による単結晶薄膜成長，CZ法やFZ法による単結晶が作製されてきたが、多結晶体に関する報告は少なく、どのような組織を有するか詳細な報告が少ない。そこで，焼結法を用いてβ-Ga2O3多結晶焼結体を作製し、走査型電子顕微鏡(SEM)や走査透過型電子顕微鏡(STEM)用いて焼結体の組織を観察することにより、微細組織や焼結時の組成変化過程の調査を行った。
実験 / Experimental
市販のβ-Ga2O3粉末から圧粉体を成型し、焼結温度1400ºCの条件で，保持時間条件を変化させ焼結体を作製した。得られた焼結体を長手方向に切断し、断面中央部，及び試料表面部分をFIB-SEM（MI4000L）を用いてイオンビーム切削による表面平滑化処理後、SEM観察を行った。また，SEM像において特異的なコントラストが観察された領域からFIB-SEMによるピックアップ法を用いて薄片試料を作製し，TEM観察と元素分析により，コントラスト発現の要因を調査した。TEM観察には走査型透過電子顕微鏡（ARM-200FC）を用いた。
結果と考察 / Results and Discussion
500eVの低加速電子線を用いて得られたBSE像中の（図1）粒界と考えられる領域に線状の明るいコントラストが観察された。また、STEM観察により，粒界のコントラストがどのような組成を有するかを調査した。DF-STEM像中には輝度の高い粒界，および面状のコントラストは観察されなかった。更に、EELSを用いて、SEM像中に明るい線状や面状のコントラストが観察された領域の元素分析を試みたところ、粒界において数パーセントのGa/O比の低下が認められた。β-Ga2O3を加熱した場合，酸素分圧の低い領域においてGaリッチ相が現れることが知られている。しかし、Ga2O3焼結体の粒界では、わずかなGa欠損あるいは酸素過剰であることが判明した。SEM像中に観察された線状や面状コントラストは、SEM観察においてのみ見られたものであり、STEM観察結果からは見られない。SEMのコントラスト変化が組成変化によるものだと仮定すると、STEM像中にも観察されるはずである。しかし、観察結果はそれを示すものではなかった。これらの結果から、SEM像中に見られた線状や面状のコントラストは、組成の変化によるものではなく、その他の要因、例えば、電気的特性が局所的に変化しているといったことにより発現している可能性が示唆された。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1：Ga2O3焼結体のBSE像
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件