NIMS，GaN内部のMg分布や電気的状態を可視化

物質・材料研究機構（NIMS）は，窒化ガリウム（GaN）に注入した微量なマグネシウム（Mg）の分布や電気的状態を，ナノスケールで可視化することに世界で初めて成功した（ニュースリリース）。

省エネ化の切り札となる「GaNパワーデバイス」実現のためには，n型，p型のGaN半導体を作製する必要がある。特にp型GaN半導体の量産については，GaNウエハーにMgイオンを注入して熱処理することで，p型を形成する方法が有力視されている。

しかし添加するMgの濃度や，熱処理の温度条件によってGaNの内部でMgの分布や電気的なふるまいがどのように変化しているのか，ナノスケールで評価する方法がなく，p型が形成されるメカニズムが不明のため，GaN素子量産に向けた大きな壁となっていた。

今回の研究では，Mgイオンを注入したGaNウエハーを斜めに研磨した試料にカソードルミネッセンス（発光分布評価）法を用いることで，表面付近ではMgは活性化されておらず，表面から数10nmのところで活性化していることがわかった。さらに，アトムプローブトモグラフィーを用いることで，Mgの濃度が高くなると，温度によってはMgが円盤状・ロッド形状に析出することがわかった。

これら最新の顕微法による解析情報を組み合わせることで，Mgを注入した表面付近では，温度条件によってはMgが析出して活性化されない可能性があることが明らかとなった。

研究グループは，今回の研究により，イオン注入でのp型GaN層実現に向けた重要な指針を得ることができたとするとともに，この手法は，今回のように均一なウエハー上の不純物分布の解析だけでなく，さまざまな構造を持ったGaNデバイス材料にも適用でき，高性能なGaNデバイス開発を加速することが期待できるとしている。