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JP5042636B2 - Functional element - Google Patents
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Description

本発明は、酸化物材料を透明電極に用いた機能素子に関する。 The present invention relates to a functional element using an oxide material for a transparent electrode .

近年において、ディスプレイパネルの大型化や小型携帯化へのニーズが高くなってきている。これを実現するためには、表示素子の低消費電力化が必要となり、可視光線透過率が高く、抵抗値が低い透明電極の適用が不可欠になる。   In recent years, there has been an increasing need for larger display panels and smaller portable displays. In order to realize this, it is necessary to reduce the power consumption of the display element, and it is indispensable to apply a transparent electrode having a high visible light transmittance and a low resistance value.

このため、透明導電性薄膜の抵抗値を更に下げるべく、ガラス板等の透明基材表面上にスズを数%ドープした酸化インジウムからなるインジウム・ティン・オキサイド膜(以下、ITO膜という)を設けたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。   Therefore, in order to further reduce the resistance value of the transparent conductive thin film, an indium tin oxide film (hereinafter referred to as ITO film) made of indium oxide doped with several percent of tin is provided on the surface of a transparent substrate such as a glass plate. Have been proposed (see, for example, Patent Document 1).

しかしながら、このITO膜は、透明性に優れ、高い導電性を有するものの、Inの地殻含有率が50ppbと少なく、資源の枯渇とともに原料のコストが上昇してしまうという欠点を有する。   However, although this ITO film has excellent transparency and high electrical conductivity, the crustal content of In is as low as 50 ppb, and has the disadvantage that the cost of raw materials increases with the depletion of resources.

また、特に近年において、耐プラズマ性が高く廉価な材料として酸化亜鉛系材料が提案されている。   Particularly in recent years, zinc oxide-based materials have been proposed as inexpensive materials having high plasma resistance.

しかしながら、酸化亜鉛系材料は、酸やアルカリに弱く、二酸化炭素雰囲気中においても徐々に浸食されてしまう。また、かかる耐薬品性を改善すべく酸化亜鉛表面をコーティング加工することで対処することも考えられるが、コーティングの工程を1つ増やさなければならず、製造コストが増加してしまうという問題点もある。   However, zinc oxide-based materials are vulnerable to acids and alkalis, and are gradually eroded even in a carbon dioxide atmosphere. In addition, it is conceivable to deal with such a chemical resistance by coating the surface of zinc oxide. However, it is necessary to increase the coating process by one, resulting in an increase in manufacturing cost. is there.

即ち、透明伝導体の適用範囲を拡大させるためには、安定して供給可能な素材でこれを構成するとともに、耐薬品性や耐久性をも兼ね備えた素材でこれを構成する必要がある。   In other words, in order to expand the application range of the transparent conductor, it is necessary to configure it with a material that can be stably supplied and to configure it with a material that also has chemical resistance and durability.

そこで、耐薬品性や耐久性をも兼ね備えた二酸化チタン(TiO2)が注目されており(例えば、非特許文献1参照)、TiO2膜がサファイア基板等の上にエピタキシャル成長されている(例えば、非特許文献2、3及び4参照)。 Therefore, titanium dioxide (TiO 2 ) having both chemical resistance and durability has attracted attention (for example, see Non-Patent Document 1), and a TiO 2 film is epitaxially grown on a sapphire substrate or the like (for example, (See Non-Patent Documents 2, 3, and 4).

しかしながら、サファイア基板を使用したのでは基板材料と薄膜材料間の異種材料の接合(ヘテロ接合)による機能を利用できず、サファイア基板を単なる構造材料以上のものとして機能させることが難しい。   However, when a sapphire substrate is used, the function of joining different materials between the substrate material and the thin film material (heterojunction) cannot be used, and it is difficult to make the sapphire substrate function as more than just a structural material.

特開2004−95240号公報JP 2004-95240 A 応用物理 第73巻第5号(2004)587項〜592項Applied Physics Vol.73, No.5 (2004), paragraphs 587-592 Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 40 (2001) pp. L 1204〜L 1206Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 40 (2001) pp. L 1204 ~ L 1206 Nature Materials 3, 221-224 (2004)Nature Materials 3, 221-224 (2004) APPLIED PHYSICS LETTERS VOLUME 78, NUMBER 18, 2664〜2666 (2001)APPLIED PHYSICS LETTERS VOLUME 78, NUMBER 18, 2664-2666 (2001)

そこで、本発明は、上述の状況に鑑みて案出されたものであり、新たな特性を有する機能素子及び酸化物材料形成方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been devised in view of the above-described situation, and an object thereof is to provide a functional element having a new characteristic and an oxide material forming method.

この発明によれば、上述の目的を達成するために、特許請求の範囲に記載のとおりの構成を採用している。以下、この発明を詳細に説明する。   According to this invention, in order to achieve the above-mentioned object, the configuration as described in the claims is adopted. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明は、AlxGayInzN (但し、0≦x ≦1、0≦y ≦1、0≦z≦1)から成る半導体層と、半導体層上に半導体層に接して形成された金属酸化物の酸化物材料膜から成る透明電極と、を有し、金属酸化物は、Ti1-p Nbp O2(但し、0.01≦p≦0.2)であり、波長が400nm以上、800nm以下の範囲の光に対する透過率が80%以上であり、室温での抵抗率が10-4Ωcm台であることを特徴とする機能素子である。 The present invention is formed of a semiconductor layer made of Al x Ga y In z N (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1) and on the semiconductor layer in contact with the semiconductor layer. A transparent electrode made of a metal oxide oxide material film , wherein the metal oxide is Ti 1-p Nb p O 2 (where 0.01 ≦ p ≦ 0.2), and the wavelength is 400 nm. As described above, the functional element is characterized in that the transmittance for light in the range of 800 nm or less is 80% or more and the resistivity at room temperature is in the order of 10 −4 Ωcm.

本構成によれば、優れた物理的・化学的性質を備える3族窒化物上に、界面での反射が少なく、耐薬品性及び耐久性を兼ね備えたTiO2膜を一体形成して構成される機能素子が得られる。 According to this configuration, a TiO 2 film that has both chemical resistance and durability is formed integrally on a Group III nitride that has excellent physical and chemical properties, with low reflection at the interface. A functional element is obtained.

なお、本明細書及び特許請求の範囲でいうAlxGayInzN(但し、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1)は、x+y+z=1となる場合、何もドープされていない場合、遷移金属、Si、Mg、Zn等がドープされている場合、p型半導体及びn型半導体である場合なども含む。 In the present specification and claims, Al x Ga y In z N (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1) is expressed as x + y + z = 1. This includes the case where nothing is doped, the case where a transition metal, Si, Mg, Zn or the like is doped, the case where a p-type semiconductor or an n-type semiconductor is used.

本発明によれば、優れた物理的・化学的性質を備える3族窒化物上に、界面での反射が少なく、耐薬品性及び耐久性を兼ね備えた膜を一体形成して構成される機能素子が得られる。   According to the present invention, a functional element formed by integrally forming a film having low chemical reflection and low chemical resistance and durability on a group III nitride having excellent physical and chemical properties. Is obtained.

本発明のさらに他の目的、特徴又は利点は、後述する本発明の実施の形態や添付する図面に基づきより詳細な説明によって明らかになるであろう。   Other objects, features, or advantages of the present invention will become apparent from a more detailed description based on embodiments of the present invention described later and the accompanying drawings.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1に示すように、酸化物材料膜12は基板11上に形成される。   As shown in FIG. 1, the oxide material film 12 is formed on the substrate 11.

基板11 は、例えば基板表面11aが(0001)面であるGaNテンプレート(TDI社(Technologies and Devices International, Inc.)製 Siドープn型GaN)で構成される。   The substrate 11 is made of, for example, a GaN template (Si-doped n-type GaN manufactured by Technologies and Devices International, Inc.) whose substrate surface 11a is a (0001) plane.

なお、基板11は、AlxGayInzN(但し、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1)で構成されていてもよい。 The substrate 11 may be made of Al x Ga y In z N (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1).

この基板11 上に形成される酸化物材料膜12は金属酸化物TiO2で構成される。 The oxide material film 12 formed on the substrate 11 is made of a metal oxide TiO 2 .

なお、TiO2は、何もドープされていない場合だけでなく、M:TiO2 ( M はNb、Ta、Mo、As、Sb、Al、W、Co、Fe、Cr、Sn、Ni、Mn若しくはVのうちの何れか又はこれらの組み合わせ)で構成されていてもよい。後述するように、ドープされるMがNb、Ta、Mo、As、Sb、Al又はWであれば透明度を維持しつつ電気伝導度の向上が期待できる。一方、ドープされるMがCo、Fe、Cr、Sn、Ni、Mn又はVであれば磁気光学効果が期待できる。 TiO 2 is not only doped with nothing, but M: TiO 2 (M is Nb, Ta, Mo, As, Sb, Al, W, Co, Fe, Cr, Sn, Ni, Mn or Any one of V or a combination thereof). As will be described later, if the doped M is Nb, Ta, Mo, As, Sb, Al, or W, an improvement in electrical conductivity can be expected while maintaining transparency. On the other hand, if the doped M is Co, Fe, Cr, Sn, Ni, Mn or V, a magneto-optical effect can be expected.

次に、この酸化物材料膜12の作製方法につき説明をする。   Next, a method for manufacturing the oxide material film 12 will be described.

まずGaN基板の処理を行う。この処理の手順は例えば以下のとおりである。基板をアセトン、エタノール等により洗浄する。次に、基板を高純度塩酸(ELグレード、濃度36%、関東化学製)中に2分間浸す。次に、基板を純水中に移して塩酸等をすすぐ。次に、基板を新たな純水中に移し、ここで超音波洗浄を5分間行う。次に、基板を純水中から取り出し、窒素ガスを基板表面に吹き付けて水分を基板表面から除去する。これらの処理は例えば室温で行う。   First, the GaN substrate is processed. The procedure of this process is as follows, for example. The substrate is washed with acetone, ethanol or the like. Next, the substrate is immersed in high-purity hydrochloric acid (EL grade, concentration 36%, manufactured by Kanto Chemical) for 2 minutes. Next, the substrate is moved into pure water and rinsed with hydrochloric acid or the like. Next, the substrate is moved into fresh pure water, and ultrasonic cleaning is performed for 5 minutes. Next, the substrate is taken out from the pure water, and nitrogen gas is blown onto the substrate surface to remove moisture from the substrate surface. These treatments are performed at room temperature, for example.

これらの処理により、基板表面から酸化物、有機物等が除去され、基板表面にN末端ではなくGa末端が出されていると考えられる。ここでは、塩酸を使用した例を説明したが、王水、フッ酸等の酸を使用してもよい。また、その処理は室温下でもよいし、加熱した酸を使用してもよい。   By these treatments, oxides, organic substances and the like are removed from the surface of the substrate, and it is considered that the Ga terminal is exposed on the substrate surface instead of the N terminal. Here, although the example using hydrochloric acid was demonstrated, you may use acids, such as aqua regia and hydrofluoric acid. The treatment may be performed at room temperature or a heated acid may be used.

なお、これらの処理の後、下記にて説明するチャンバ31へ基板を導入し、試料表面の状態は、反射型電子線回折法(RHEED)による観察を行って400℃に加熱した状態にて評価した。比較のため、処理前の基板のRHEEDパターンと処理後の基板のRHEEDパターンとを図2に示す。処理後基板のRHEED像のストリークパターンから平坦な基板表面が得られていることがわかる。   After these treatments, the substrate was introduced into the chamber 31 described below, and the condition of the sample surface was evaluated by reflection electron beam diffraction (RHEED) and heated to 400 ° C. did. For comparison, FIG. 2 shows the RHEED pattern of the substrate before processing and the RHEED pattern of the substrate after processing. It can be seen that a flat substrate surface is obtained from the streak pattern of the RHEED image of the processed substrate.

次に、物理気相蒸着(PVD)法に基づき、基板11 の(0001)面上に例えばTa:TiO2を蒸着させる。以下の実施の形態では、かかる蒸着をパルスレーザー堆積法 (Pulsed Laser Deposition: PLD 法)に基づいて実行する場合につき説明をする。 Next, for example, Ta: TiO 2 is deposited on the (0001) plane of the substrate 11 based on the physical vapor deposition (PVD) method. In the following embodiment, a case where such vapor deposition is performed based on a pulsed laser deposition (PLD method) will be described.

このPLD法では、例えば図3に示すようなPLD装置30を用いて酸化物材料膜12を基板11上に堆積させる。このPLD装置30は、チャンバ31 内に基板11 とターゲット39とを配設して構成され、またこのチャンバ31の外部において上記ターゲット39表面に対向する側に配設された光発振器32と、光発振器32 により発振されたパルスレーザー光の位置を調節するための反射鏡33、レーザ光のスポット径を制御するためのレンズ34 とを備え、さらにチャンバ31内へ酸素ガスを注入するためのガス供給部44 とを備えて構成されている。   In this PLD method, for example, the oxide material film 12 is deposited on the substrate 11 using a PLD apparatus 30 as shown in FIG. The PLD apparatus 30 is configured by disposing a substrate 11 and a target 39 in a chamber 31, and an optical oscillator 32 disposed on the side facing the surface of the target 39 outside the chamber 31, A gas supply for injecting oxygen gas into the chamber 31, and a reflecting mirror 33 for adjusting the position of the pulsed laser light oscillated by the oscillator 32 and a lens 34 for controlling the spot diameter of the laser light. And a portion 44.

チャンバ31 は、適切な真空度を維持すると共に、外部からの不純物混入を防止することにより、高品質な薄膜を作製するために設けられたものである。チャンバ31 内には、基板を加熱するための赤外線ランプ36 が設置されている。基板温度は窓31b を介して、チャンバ31 外部に設置された放射温度計37によってモニターされており、常に一定温度となるように制御されている。また、チャンバには、酸素ガスの流量を調節するための弁45が付設されている。減圧下における製膜を実現するため、チャンバ31 にはターボ分子ポンプ42および圧力弁43が連結されている。チャンバ31 の圧力は、酸素ガス流量調整弁45 および圧力弁43 を用い、例えば酸素雰囲気中において1×10-7torr〜 1×10-4torrとなるように制御される。なお、ターボ分子ポンプ42 には、油回転ポンプ40 と逆流防止弁41が連結されており、ターボ分子ポンプ42 の排気側の圧力は常に1×10-3torr以下に保たれている。 The chamber 31 is provided for producing a high-quality thin film by maintaining an appropriate degree of vacuum and preventing external contamination with impurities. An infrared lamp 36 for heating the substrate is installed in the chamber 31. The substrate temperature is monitored by a radiation thermometer 37 installed outside the chamber 31 through the window 31b, and is controlled so as to be always a constant temperature. The chamber is also provided with a valve 45 for adjusting the flow rate of oxygen gas. In order to realize film formation under reduced pressure, a turbo molecular pump 42 and a pressure valve 43 are connected to the chamber 31. The pressure in the chamber 31 is controlled to be 1 × 10 −7 torr to 1 × 10 −4 torr, for example, in an oxygen atmosphere using the oxygen gas flow rate adjusting valve 45 and the pressure valve 43. The turbo molecular pump 42 is connected to an oil rotary pump 40 and a backflow prevention valve 41, and the pressure on the exhaust side of the turbo molecular pump 42 is always kept at 1 × 10 −3 torr or less.

このチャンバ31には、ターゲット39と対向する面において窓31 aがさらに配設されており、窓31 a を介して光発振器32 からのパルスレーザー光が入射される。光発振器32は、上記パルスレーザー光として、例えばパルス周波数が1〜10H zであり、レーザパワーが100mJ/pulseであり、波長が248nmであるKrFエキシマレーザを発振する。この発振されたパルスレーザー光は、反射鏡33およびレンズ34 により焦点位置が上記ターゲット39近傍となるようにスポット調整され、窓31aを介してチャンバ31 内に配設されたターゲット39表面に対して約45 °の角度で入射される。   The chamber 31 is further provided with a window 31a on the surface facing the target 39, and the pulse laser beam from the optical oscillator 32 is incident through the window 31a. The optical oscillator 32 oscillates, for example, a KrF excimer laser having a pulse frequency of 1 to 10 Hz, a laser power of 100 mJ / pulse, and a wavelength of 248 nm as the pulse laser light. The oscillated pulse laser beam is spot-adjusted by the reflecting mirror 33 and the lens 34 so that the focal position is in the vicinity of the target 39, and is applied to the surface of the target 39 disposed in the chamber 31 through the window 31a. Incident at an angle of about 45 °.

ターゲット39は、例えばTa:TiO2焼結体で構成される。置換する金属は、ここではTaを例に取っているが、Nb, Mo, As, Sb, W の何れかを用いても良いし、あるいは、複数の種類の金属を併用しても良い。このTa:TiO2焼結体は、所望の原子比となるように秤量されたTiO2とTa2O5との各粉末を混合し、さらにこの混合した粉末を加熱成形することにより作製される。このターゲット39は、基板11における(0001)面に対してほぼ平行となるように配設される。 The target 39 is made of, for example, a Ta: TiO 2 sintered body. Here, Ta is taken as an example of the metal to be substituted, but any of Nb, Mo, As, Sb, and W may be used, or a plurality of types of metals may be used in combination. This Ta: TiO 2 sintered body is produced by mixing each powder of TiO 2 and Ta 2 O 5 weighed so as to have a desired atomic ratio, and further heat-molding the mixed powder. . The target 39 is disposed so as to be substantially parallel to the (0001) plane of the substrate 11.

なお、ターゲット39がNb:TiO2焼結体で構成される場合には、Nb:TiO2焼結体は、所望の原子比となるように秤量されたTiO2とNb2O5との各粉末を混合し、さらにこの混合した粉末を加熱成形することにより作製される。ターゲット39がCo,Nb:TiO2焼結体で構成される場合には、Co,Nb:TiO2焼結体は、所望の原子比となるように秤量されたTiO2とNb2O5とCoOとの各粉末を混合し、さらにこの混合した粉末を加熱成形することにより作製される。 Incidentally, the target 39 Nb: if composed of TiO 2 sintered body, Nb: TiO 2 sintered body, each of TiO 2 and Nb 2 O 5 which are weighed to have a desired atomic ratio It is produced by mixing powder and further heat-molding the mixed powder. Target 39 Co, Nb: if composed of TiO 2 sintered body, Co, Nb: TiO 2 sintered body, the TiO 2 and Nb 2 O 5 which are weighed to have a desired atomic ratio It is produced by mixing each powder with CoO, and further heat-molding the mixed powder.

また、このPLD法に基づく製膜過程は以下の通りである。   The film forming process based on the PLD method is as follows.

まず、前処理した基板11をチャンバ31内に設置する。   First, the pretreated substrate 11 is set in the chamber 31.

次に、例えばパルス周波数を2Hz 、レーザパワーを100mJ/pulse、酸素分圧を1×10-5torr、基板温度を400 ℃にそれぞれ設定し、基板をモーター35 により回転駆動させながら40分間製膜を行う。さらに、ターゲット39 を回転軸38 を介して回転駆動させつつ、上記パルスレーザー光を断続的に照射することにより、ターゲット39 表面の温度を急激に上昇させ、アブレーションプラズマを発生させる。このアブレーションプラズマ中に含まれるTi, Ta, O各原子は、チャンバ31 中の酸素ガスとの衝突反応等を繰り返しながら状態を徐々に変化させて基板11 へ移動する。そして基板11 へ到達したTi, Ta, O原子を含む粒子は、そのまま基板11 上の(0001)面に拡散し、格子整合性の最も安定な状態で薄膜化されることになる。その後、酸素分圧1×10-5torr下で室温まで基板を急冷する。その結果、酸化物材料膜12が作製されることになる。 Next, for example, the pulse frequency is set to 2 Hz, the laser power is set to 100 mJ / pulse, the oxygen partial pressure is set to 1 × 10 −5 torr, the substrate temperature is set to 400 ° C., and the substrate is rotated by the motor 35 for 40 minutes. I do. Further, by intermittently irradiating the pulsed laser light while rotating the target 39 via the rotating shaft 38, the temperature of the surface of the target 39 is rapidly increased to generate ablation plasma. Ti, Ta, and O atoms contained in the ablation plasma move to the substrate 11 while gradually changing the state while repeating a collision reaction with the oxygen gas in the chamber 31 and the like. Then, the particles containing Ti, Ta, and O atoms that have reached the substrate 11 are diffused as they are to the (0001) plane on the substrate 11 and are thinned in the most stable state of lattice matching. Thereafter, the substrate is rapidly cooled to room temperature under an oxygen partial pressure of 1 × 10 −5 torr. As a result, the oxide material film 12 is produced.

一般に、ヘテロエピタキシャル成長では、薄膜と基板間の格子不整合が薄膜中の結晶欠陥生成に大きな影響を及ぼすことが知られている。格子不整合は、
格子不整合=(afilm−asub)/ asub
(afilm: 薄膜の格子定数、asub: 基板結晶の格子定数)
と表される。この値が大きい程格子不整合が大きく、ヘテロエピタキシャル成長が難しい。また、表1及び図4に示すように、GaNの結晶構造とTiO2の結晶構造とは全く異なる。
In general, in heteroepitaxial growth, it is known that lattice mismatch between a thin film and a substrate greatly affects the generation of crystal defects in the thin film. The lattice mismatch is
Lattice mismatch = (afilm-asub) / asub
(Afilm: lattice constant of thin film, asub: lattice constant of substrate crystal)
It is expressed. The larger this value, the larger the lattice mismatch and the more difficult the heteroepitaxial growth. Further, as shown in Table 1 and FIG. 4, the crystal structure of GaN and the crystal structure of TiO 2 are completely different.

(*について 非特許文献5)
(**について 非特許文献6、7及び8)
The Blue Laser Diode, S. Nakamura et al., Springer 野口長次:酸化チタンと釉薬・陶磁器チタニウムNo.44 P.11-13(1956) 片岡正三:酸化チタン工業チタニウムジルコニウムvol.12 No.12 P.8,9(1964) 信光社ホームページ
(About * Non-Patent Document 5)
(About ** Non-Patent Documents 6, 7 and 8)
The Blue Laser Diode, S. Nakamura et al., Springer Nagaguchi: Titanium oxide and glaze / ceramics titanium No.44 P.11-13 (1956) Shozo Kataoka: Titanium Zirconium Industrial Titanium Zirconium vol.12 No.12 P.8,9 (1964) Shinkosha homepage

したがって、GaN基板上にTiO2膜を作成することは困難であると予想された。しかしながら、今回、GaN基板上にTiO2膜を成長させることを試みた結果、予想に反し、GaN上にTiO2膜がエピタキシャル成長することが判明した。 Therefore, it was expected that it was difficult to form a TiO 2 film on the GaN substrate. However, as a result of trying to grow a TiO 2 film on a GaN substrate this time, it was found that the TiO 2 film was epitaxially grown on GaN, contrary to expectations.

上述のように、PLD 法によれば酸化物材料膜12を形成することできることが判明した。しかしながら、上述のPLD 法に限定されるものではなく、例えば分子線エピタキシャル(MBE)法やスパッタリング法等、他の物理気相蒸着(PVD)法、あるいはPLD 法以外の方法、例えばMOCVD 法を利用した化学気相蒸着(CVD)法に基づいて酸化物材料膜12を形成してもよい。   As described above, it has been found that the oxide material film 12 can be formed by the PLD method. However, it is not limited to the PLD method described above, and other physical vapor deposition (PVD) methods such as molecular beam epitaxy (MBE) method and sputtering method, or methods other than PLD method such as MOCVD method are used. The oxide material film 12 may be formed based on the chemical vapor deposition (CVD) method.

図5(A)から図5(D)に示すように、一般に、結晶成長技術により膜を作成する場合、結晶の品質により大きく4つのレベル((A)Level1:多相多結晶膜、(B)Level2:単相多結晶膜、(C)Level3:単相配向エピタキシャル膜、及び、(D)Leve4:単結晶エピタキシャル膜)に分類されると考えられる。なお、本明細書及び特許請求の範囲では単相膜とはLevel2以上を指し、エピタキシャル膜とはLevel3以上を指す。   As shown in FIG. 5 (A) to FIG. 5 (D), in general, when a film is formed by the crystal growth technique, there are four levels depending on the quality of the crystal ((A) Level1: multiphase polycrystalline film, (B ) Level 2: single phase polycrystalline film, (C) Level 3: single phase oriented epitaxial film, and (D) Leve 4: single crystal epitaxial film). In the present specification and claims, the single-phase film indicates Level 2 or higher, and the epitaxial film indicates Level 3 or higher.

例えば分子線エピタキシャル(MBE)法やスパッタリング法等、他の物理気相蒸着(PVD)法、あるいはPLD 法以外の方法、例えばMOCVD 法を利用した化学気相蒸着(CVD)法ではLevel2以上の膜が形成されると考えられる。   For example, other than physical vapor deposition (PVD), such as molecular beam epitaxy (MBE) or sputtering, or methods other than PLD, such as chemical vapor deposition (CVD) using MOCVD, a film of Level 2 or higher Is thought to be formed.

ここで、図6に、上述の塩酸処理を施したGaN基板上に上述のPVD法によって成膜したTiO2表面と成膜前のGaN基板表面との電子線回折像(RHEEDパターン)を示す。また、図7に、塩酸処理を行わなかったGaN基板上にPVD法によって成膜したTiO2表面と成膜前のGaN基板表面との電子線回折像(RHEEDパターン)を示す。 Here, FIG. 6 shows an electron diffraction pattern (RHEED pattern) of the TiO 2 surface formed by the PVD method on the GaN substrate subjected to the hydrochloric acid treatment and the GaN substrate surface before the film formation. FIG. 7 shows an electron diffraction pattern (RHEED pattern) of the TiO 2 surface formed by the PVD method on the GaN substrate not subjected to hydrochloric acid treatment and the GaN substrate surface before the film formation.

TiO2表面では明瞭なストリークパターンが観測されており、エピタキシャル成長していることがわかる。この結果とX線回折(XRD)とを併用することにより、PLD 法によればLevel3以上の膜が形成されていることが確認できた。 A clear streak pattern is observed on the TiO 2 surface, indicating that it is epitaxially grown. By using this result together with X-ray diffraction (XRD), it was confirmed that a film of Level 3 or higher was formed according to the PLD method.

また、GaN基板の処理を行った場合には、RHEED像のストリークパターンから平坦でかつ結晶性の良いTiO2膜が得られていることがわかる。 In addition, when the GaN substrate is processed, it can be seen from the streak pattern of the RHEED image that a flat and good TiO 2 film is obtained.

さらに、図8に、塩酸処理を施したGaN基板上にPVD法によって成膜したTiO2表面の原子間力顕微鏡(AFM)像を示す。表面粗さの平均値は0.2nmであった。これらのことから、極めて平坦性の高いTiO2膜が得られたことがわかる。 Further, FIG. 8 shows an atomic force microscope (AFM) image of the TiO 2 surface formed by the PVD method on the GaN substrate treated with hydrochloric acid. The average surface roughness was 0.2 nm. From these, it can be seen that a TiO 2 film having extremely high flatness was obtained.

なお、図6、図7及び図8に示すいずれの場合も成膜の際の基板温度は400℃であり、TiO2膜にはTaが1%ドープされている。また、TiO2膜に他の元素がドープされていない場合でも同様の明瞭なストリークパターンが観測されている。 In any of the cases shown in FIGS. 6, 7, and 8, the substrate temperature during film formation is 400 ° C., and the TiO 2 film is doped with 1% Ta. The same clear streak pattern is observed even when the TiO 2 film is not doped with other elements.

次に、上述の方法により作成されたM:TiO2 の特性について説明する。 Next, characteristics of M: TiO 2 prepared by the above method will be described.

表2は、GaN基板上に作成されたTa:TiO2 の特性を示す。 Table 2 shows the characteristics of Ta: TiO 2 produced on the GaN substrate.

なお、この際の抵抗値の測定にはテスターを使用した。   A tester was used for measuring the resistance value at this time.

この表からわかるとおり、抵抗値を小さくするには成膜時の基板温度を、320℃以上550℃以下とすることが好ましい。また、抵抗値をさらに小さくするには成膜時の基板温度を320℃以上450℃以下とすることが好ましい。320℃以上550℃というのは、窒化物の結晶成長手法として現在主流である有機金属気相成長法(MOCVD法)又は分子線エピタキシー法(MBE法)で必要とされる一般の成長温度(700℃以上)よりも低い。したがって、基板に与える影響が小さい点でも、基板温度が320℃以上550℃以下というのは好ましい。また、低温で成膜するほうが試料冷却過程における熱歪みの問題も防止できる。さらに、他の材料との組み合わせを考慮しても反応性の低い低温成長が望まれている。よって、これらの観点から成膜時の基板温度は320℃以上400℃以下とすることがさらに好ましい。なお、室温と320度との間でも成膜できる可能性は高い。   As can be seen from this table, in order to reduce the resistance value, the substrate temperature during film formation is preferably set to 320 ° C. or higher and 550 ° C. or lower. In order to further reduce the resistance value, the substrate temperature during film formation is preferably set to 320 ° C. or higher and 450 ° C. or lower. The range of 320 ° C to 550 ° C is the general growth temperature (700) required for metalorganic vapor phase epitaxy (MOCVD) or molecular beam epitaxy (MBE), which is currently the mainstream for nitride crystal growth. ℃ or higher). Therefore, it is preferable that the substrate temperature is 320 ° C. or higher and 550 ° C. or lower also in that the influence on the substrate is small. Moreover, the problem of thermal distortion in the sample cooling process can be prevented by forming the film at a low temperature. Furthermore, low temperature growth with low reactivity is desired even in consideration of combinations with other materials. Therefore, from these viewpoints, the substrate temperature during film formation is more preferably 320 ° C. or more and 400 ° C. or less. It is highly possible that a film can be formed between room temperature and 320 degrees.

AlxGayInzNは、発光ダイオード、半導体レーザ等の光半導体、パワーデバイス、発光素子等の電子デバイスの半導体材料として使用されることが多い。これらの内部構造を変更することなく発光効率を高めるために、本発明の酸化物材料膜12を透明電極として適用することが考えられる。ここで、GaN、TiO2、ZnOの屈折率はそれぞれ、約2.5、約2.5、約2.0であり、GaNと透明電極TiO2との組み合わせのほうがGaNと透明電極ZnOとの組み合わせよりも界面での反射が少ない。したがって、発光効率を高めるにはTiO2で構成される透明電極を使用することが有利であることがわかる。なお、屈折率差を小さくするためにTiO2への他の元素のドープ量で調整することも可能である。 Al x Ga y In z N light-emitting diodes, optical semiconductor such as a semiconductor laser, a power device, are often used as a semiconductor material for electronic devices such as a light emitting element. In order to improve the luminous efficiency without changing these internal structures, it is conceivable to apply the oxide material film 12 of the present invention as a transparent electrode. Here, the refractive indexes of GaN, TiO 2 and ZnO are about 2.5, about 2.5 and about 2.0, respectively, and the combination of GaN and transparent electrode TiO 2 is more at the interface than the combination of GaN and transparent electrode ZnO. Less reflection. Therefore, it can be seen that it is advantageous to use a transparent electrode made of TiO 2 in order to increase the luminous efficiency. In order to reduce the difference in refractive index, it is possible to adjust the doping amount of other elements to TiO 2 .

また、面発光レーザの透明電極として本発明の酸化物材料膜12を適用することが考えられる。この場合には、発光領域でも透明電極を配置することが可能であるため、電極の面積を大きく取ることができ、活性層への電流の効率的な注入という観点からも利点がある。   It is also conceivable to apply the oxide material film 12 of the present invention as a transparent electrode of a surface emitting laser. In this case, since the transparent electrode can be disposed even in the light emitting region, the area of the electrode can be increased, and there is an advantage from the viewpoint of efficient injection of current into the active layer.

なお、発光素子等では、透明電極をp型半導体層上に設けることが一般に考えられるが、必要に応じて透明電極をn型半導体層に接するものとしてもよい。   In a light emitting device or the like, it is generally considered that a transparent electrode is provided on a p-type semiconductor layer, but the transparent electrode may be in contact with the n-type semiconductor layer as necessary.

次に、Nb:TiO2( 化学式Ti1-xNbxO2)の内部透過率等について説明する。 Next, an internal transmittance of Nb: TiO 2 (chemical formula Ti 1-x Nb x O 2 ) will be described.

Nb:TiO2( 化学式Ti1-xNbxO2)におけるNbの置換量x をx=0、0.01、0.02、0.03、0.06、0.1、0.15、0.2として作製した酸化物材料膜12の内部透過率(本来の意味での透過率は、反射量を欠損とみなさなければならないため、酸化物材料膜12における反射量を差し引いた場合に100%となる透過率を、以下、内部透過率という。)を測定すると、図9に示すように可視光領域(波長400〜800nm)内では、80%以上と良好な結果が得られることがわかる。特に、Nb置換量がx≦0.06の試料では、可視光領域で95%以上の内部透過率を実現出来ることが示されている。Nbの置換量を高くするにつれて内部透過率が下がる原因としては、Nb置換量と共にTi3+の量が増加し、可視光領域に吸収端を有するt2g-egバンド間の遷移確率が増大したためだと考えられる。なお、このNb:TiO2は表面が(100)面となるように仕上げられたチタン酸ストロンチウム(SrTiO)基板上に作成されたものであるが、GaN基板等の他の基板上でもTi1-x-yCoxNbyO2は同等の基本的な物性(抵抗率など)を示すと考えられる。 Nb: TiO 2 (chemical formula Ti 1-x Nb x O 2 ) Nb substitution amount x is x = 0, 0.01, 0.02, 0.03, 0.06, 0.1, 0.15, 0.2 Rate (Transmittance in the original sense means that the amount of reflection must be regarded as a defect, and therefore the transmittance that becomes 100% when the amount of reflection in the oxide material film 12 is subtracted is hereinafter referred to as internal transmittance. ) Is measured, it can be seen that a good result of 80% or more is obtained in the visible light region (wavelength 400 to 800 nm) as shown in FIG. In particular, it has been shown that an internal transmittance of 95% or more can be realized in the visible light region in a sample having an Nb substitution amount of x ≦ 0.06. The causes of internal transmittance decreases as increasing the amount of substitution Nb, the amount of Ti 3+ increases with Nb substitution amount, the transition probabilities between t 2 g -e g band having an absorption edge in the visible light region increases It is thought that it was because of. The Nb: TiO 2 is formed on a strontium titanate (SrTiO 3 ) substrate finished so that the surface becomes a (100) plane, but Ti 1 is also formed on other substrates such as a GaN substrate. -xy Co x Nb y O 2 is considered to exhibit the same basic physical properties (resistivity, etc.).

但し、実際のデバイスへ応用する場合にこの酸化物材料膜12の膜厚を100nm以上にする場合が多く、特に現在のITOにおいて求められるスペックは、100nm以上の膜厚に対して内部透過率80%以上とされている。このスペックを満たすためには、膜厚50nmに対しては95%以上の内部透過率が必要となる。図9に示す通り、Nb置換量をx≦0.06 に抑えることで上記のスペックを満たすことができるため、従来のITO 薄膜の内部透過率を上回る透明伝導体薄膜を作製することも可能である。   However, when applied to an actual device, the thickness of the oxide material film 12 is often set to 100 nm or more. In particular, the specifications required for the current ITO have an internal transmittance of 80 nm for a thickness of 100 nm or more. % Or more. In order to satisfy this specification, an internal transmittance of 95% or more is required for a film thickness of 50 nm. As shown in FIG. 9, since the above specifications can be satisfied by limiting the Nb substitution amount to x ≦ 0.06, it is also possible to produce a transparent conductor thin film exceeding the internal transmittance of the conventional ITO thin film.

また、上述したNbの置換量で作製した酸化物材料膜12の抵抗率における温度依存性を図10に示す。この図10に示すように、Nbの置換量x を0.01≦x≦0.2 とした酸化物材料膜12は、Nbを置換しない場合と比較して、室温中では、10−4Ωcm台と良好な伝導特性が得られていることがわかる。なお、このNb:TiO2も表面が(100)面となるように仕上げられたチタン酸ストロンチウム(SrTiO)基板上に作成されたものであるが、GaN基板等の他の基板上でもTi1-x-yCoxNbyO2は同等の基本的な物性(抵抗率など)を示すと考えられる。 FIG. 10 shows the temperature dependence of the resistivity of the oxide material film 12 manufactured with the Nb substitution amount described above. As shown in FIG. 10, the oxide material film 12 in which the substitution amount x of Nb is 0.01 ≦ x ≦ 0.2 is as good as 10 −4 Ωcm level at room temperature compared with the case where Nb is not substituted. It can be seen that the conduction characteristics are obtained. This Nb: TiO 2 is also prepared on a strontium titanate (SrTiO 3 ) substrate finished so that the surface becomes a (100) plane, but Ti 1 is also formed on other substrates such as a GaN substrate. -xy Co x Nb y O 2 is considered to exhibit the same basic physical properties (resistivity, etc.).

この酸化物材料膜12におけるNbの置換量x を0.01≦x≦0.2 とする場合のみならず、かかるNbの置換量 x を0.001≦x≦0.2とすることで、10−4Ωcm台の抵抗率を得ることが可能となる。 Not only when the substitution amount x of Nb in the oxide material film 12 is 0.01 ≦ x ≦ 0.2, but also when the substitution amount x of Nb is 0.001 ≦ x ≦ 0.2, the resistivity is in the order of 10 −4 Ωcm. Can be obtained.

また、この酸化物材料膜12においてNbの置換量xを0.01≦x≦0.06とした場合に、膜厚50nmにおいて、内部透過率を95%〜98% (膜厚数100nmにおいても80%以上)に至るまで向上させることが可能となる。   Further, when the substitution amount x of Nb in this oxide material film 12 is 0.01 ≦ x ≦ 0.06, the internal transmittance is 95% to 98% at a film thickness of 50 nm (80% or more even at a film thickness of several hundred nm). It becomes possible to improve even to.

また、この酸化物材料膜12においてNbの置換量x を0.02≦x≦0.06 とした場合に、内部透過率をより向上させつつ、さらに抵抗率を室温(280K〜300K)において5×10−4Ωcm程度まで、また極低温(5K〜20K)で1×10−4Ωcmまで下げることが可能となる。 Further, when the substitution amount x of Nb in the oxide material film 12 is 0.02 ≦ x ≦ 0.06, the internal transmittance is further improved, and the resistivity is further 5 × 10 −4 at room temperature (280 K to 300 K). It can be reduced to about Ωcm and to 1 × 10 −4 Ωcm at extremely low temperature (5K to 20K).

即ち、アナターゼ(TiO )のTiサイトをNbで置換した結果得られるNb:TiO2を酸化物材料膜12とすることにより、透明度を向上させることができることに加え、さらにITOに匹敵する低抵抗率(10−4Ωcm台の伝導度)を得ることができる。 In other words, Nb: TiO 2 obtained as a result of replacing the Ti site of anatase (TiO 2 ) with Nb is used as the oxide material film 12, so that the transparency can be improved and the low resistance comparable to that of ITO. Ratio (conductivity on the order of 10 −4 Ωcm) can be obtained.

また、酸化物材料膜12の抵抗率を、室温において2×10−4〜5×10−4Ωcmとし、あるいは極低温において8×10−5〜2×10−4ΩcmとなるようにNbを置換することにより、ディスプレイパネルを始め各種デバイスへの適用可能性を飛躍的に広げることが可能となる。 Further, Nb is set so that the resistivity of the oxide material film 12 is 2 × 10 −4 to 5 × 10 −4 Ωcm at room temperature, or 8 × 10 −5 to 2 × 10 −4 Ωcm at an extremely low temperature. By replacing it, it becomes possible to dramatically expand the applicability to various devices including display panels.

また、酸化物材料膜12は、既に光触媒などで活用されているTiO2の製膜技術を活用することで、大面積化、大量生産化を図ることが可能となる。この低抵抗率を有する酸化物材料膜12をディスプレイパネルへ適用することにより、これらの表示素子の低消費電力化を図ることが可能となり、ひいてはディスプレイパネルの大型化や小型携帯化を促進させることが可能となる。また、酸化物材料膜12は、上述の理由により、原料調達の容易化、製造工程を簡略化に伴うコスト削減を図ることができることに加え、製造に伴う労力を大幅に軽減させることも可能となる。 In addition, the oxide material film 12 can be increased in area and mass-produced by utilizing a TiO 2 film-forming technique that has already been used in a photocatalyst or the like. By applying this low-resistivity oxide material film 12 to a display panel, it becomes possible to reduce the power consumption of these display elements, and in turn, promote the enlargement and miniaturization of the display panel. Is possible. In addition, for the reasons described above, the oxide material film 12 can facilitate the procurement of raw materials, reduce costs associated with simplification of the manufacturing process, and greatly reduce the labor involved in manufacturing. Become.

即ち、本発明を適用した酸化物材料膜12を電極として適用することにより、従来の性能を持った透明電極がより安価に生産できるようになるため、応用範囲を広げることが可能となる。また、この酸化物材料膜12として、酸やアルカリに対して侵食されることが少ないM:TiO2を使用すると、周囲の環境に支配されることなく、適用範囲を拡大させることも可能となる。 That is, by applying the oxide material film 12 to which the present invention is applied as an electrode, a transparent electrode having the conventional performance can be produced at a lower cost, and the application range can be expanded. Further, when M: TiO 2 that is less susceptible to acid and alkali is used as the oxide material film 12, the applicable range can be expanded without being controlled by the surrounding environment. .

さらに、本発明を適用した透明金属1は、電極としての用途に限定されるものではなく、他の用途として、透明でかつ高い伝導性が求められる部品、薄膜、デバイス等に適用してもよいことは勿論である。   Furthermore, the transparent metal 1 to which the present invention is applied is not limited to the use as an electrode, and may be applied to other parts such as parts, thin films, and devices that are required to be transparent and have high conductivity. Of course.

次に、上述の方法により作成されたTi1-x-yCoxNbyO2 の磁気光学特性について説明する。 Next, description will be given of a magnetic-optical properties of the Ti 1-xy Co x Nb y O 2 which were prepared by the procedure as described above.

図11は、Ti1-x-yCoxNbyO2(薄膜の厚さ:50nm)の室温におけるファラデー回転係数の印加磁場依存性を示す図である。横軸は印加磁場、縦軸はファラデー回転係数を示す。なお、このTi1-x-yCoxNbyO2は(LaxSr1-x)(AlxTa 1-x)O3(LSAT)基板(基板の厚さ:0.5mm)上に作成されたものであるが、GaN基板等の他の基板上でもTi1-x-yCoxNbyO2は同等の特性を示すと考えられる。 FIG. 11 is a diagram showing the applied magnetic field dependence of the Faraday rotation coefficient of Ti 1-xy Co x Nb y O 2 (thin film thickness: 50 nm) at room temperature. The horizontal axis represents the applied magnetic field, and the vertical axis represents the Faraday rotation coefficient. This Ti 1-xy Co x Nb y O 2 was made on a (La x Sr 1-x ) (Al x Ta 1-x ) O 3 (LSAT) substrate (substrate thickness: 0.5 mm). However, Ti 1-xy Co x Nb y O 2 is considered to exhibit equivalent characteristics on other substrates such as a GaN substrate.

Coを5%及びNbを20%共添加したTiO2薄膜の場合、Coを5%及びNbを10%共添加したTiO2薄膜の場合、及び、Coを5%添加したTiO2薄膜の場合では、十分実用レベルとされている0.1×104degree/cm以上の値を満たす。 For TiO 2 thin film of Co was added to 5% and Nb 20% both in the case of TiO 2 thin films 5% and Nb and Co was added 10% co, and, in the case of the TiO 2 thin film prepared by adding Co 5% is Satisfies a value of 0.1 × 10 4 degree / cm or more, which is considered a practical level.

ファラデー回転係数を無磁場下400nm近傍で示した。さらに、Coを5%及びNbを10%共添加したTiO2薄膜の場合では、ファラデー回転係数が約0.45×104degree/cmの値を示した。Nb無添加の薄膜と比べても、Coを5%及びNbを10%共添加したTiO2薄膜の場合には400nm近傍のファラデー回転係数が約2倍向上していることがわかる。 The Faraday rotation coefficient is shown near 400 nm under no magnetic field. Further, in the case of the TiO 2 thin film in which Co is added at 5% and Nb is added at 10%, the Faraday rotation coefficient is about 0.45 × 10 4 degree / cm. Compared with the Nb-free thin film, the Faraday rotation coefficient near 400 nm is improved about twice in the case of the TiO 2 thin film in which Co is added at 5% and Nb is added at 10%.

図12は、Ti1-x-yCoxNbyO2(薄膜の厚さ:50nm)の室温におけるファラデー回転係数の波長依存性を示す図である。横軸は波長、縦軸はファラデー回転係数を示す。なお、このTi1-x-yCoxNbyO2もLSAT基板(基板の厚さ:0.5mm)上に作成されたものであるが、GaN基板等の他の基板上でもTi1-x-yCoxNbyO2は同等の特性を示すと考えられる。 FIG. 12 is a diagram showing the wavelength dependence of the Faraday rotation coefficient of Ti 1-xy Co x Nb y O 2 (thin film thickness: 50 nm) at room temperature. The horizontal axis indicates the wavelength, and the vertical axis indicates the Faraday rotation coefficient. This Ti 1-xy Co x Nb y O 2 is also produced on an LSAT substrate (substrate thickness: 0.5 mm), but Ti 1-xy Co x is also produced on other substrates such as a GaN substrate. Nb y O 2 is considered to exhibit equivalent characteristics.

Coを5%及びNbを20%共添加したTiO2薄膜の場合、Coを5%及びNbを10%共添加したTiO2薄膜の場合、及び、Coを5%添加したTiO2薄膜の場合では、600nm以下において十分実用レベルとされている0.1×104degree/cm以上の値を満たすファラデー回転係数を示した。さらに、Coを5%及びNbを10%共添加したTiO2薄膜の場合では、600nm以下においてファラデー回転係数が特に向上していることがわかる。 For TiO 2 thin film of Co was added to 5% and Nb 20% both in the case of TiO 2 thin films 5% and Nb and Co was added 10% co, and, in the case of the TiO 2 thin film prepared by adding Co 5% is The Faraday rotation coefficient satisfying a value of 0.1 × 10 4 degree / cm or more, which is considered to be a sufficiently practical level at 600 nm or less, was shown. Furthermore, in the case of a TiO 2 thin film in which Co is added at 5% and Nb is added at 10%, it can be seen that the Faraday rotation coefficient is particularly improved at 600 nm or less.

図13は、Co5%及びNb10%を共添加したTiO2薄膜の室温における外部透過率を示す図である。横軸は波長を、縦軸は透過率を示している。 FIG. 13 is a diagram showing the external transmittance at room temperature of a TiO 2 thin film co-doped with Co 5% and Nb 10%. The horizontal axis indicates the wavelength, and the vertical axis indicates the transmittance.

これによれば、260nm以上の波長の光であればこの薄膜を透過できることがわかる。また、350nm以上の光であれば70%以上の透過率を得ることができ、さらに、500nm以上の光であれば80%以上の透過率を得ることができることがわかる。つまり、この薄膜であれば、可視光域において約70〜80%の透過率を確保できることがわかる。   According to this, it can be seen that light having a wavelength of 260 nm or more can be transmitted through this thin film. It can also be seen that a transmittance of 70% or more can be obtained with light of 350 nm or more, and a transmittance of 80% or more can be obtained with light of 500 nm or more. That is, it can be seen that this thin film can secure a transmittance of about 70 to 80% in the visible light region.

上述のとおり、本実施形態で示される酸化物材料によれば、短波長領域で有用な磁気光学材料をえることができる。   As described above, according to the oxide material shown in the present embodiment, a magneto-optical material useful in a short wavelength region can be obtained.

また、Nbの添加量を変化させることにより、ファラデー回転角の大きさを制御することも可能である。   In addition, the Faraday rotation angle can be controlled by changing the amount of Nb added.

なお、Ti1-x-yCoxNbyO2のxは、0<xとすることが好ましい。0の場合には強磁性が発現しないという不都合がある可能性があるからである。より大きな自発磁化を得るため、xは0.03≦xとすることがさらに好ましい。 Note that x in Ti 1-xy Co x Nb y O 2 is preferably 0 <x. This is because in the case of 0, there is a possibility that ferromagnetism does not appear. In order to obtain a larger spontaneous magnetization, x is more preferably 0.03 ≦ x.

Ti1-x-yCoxNbyO2のyは、0.1≦y≦0.2とすることが好ましい。0.1の場合にはファラデー回転係数が小さくなる可能性があるという不都合があり、0.2より大きい場合にはファラデー回転係数が再び小さくなる可能性があるという不都合があるからである。 Y in Ti 1-xy Co x Nb y O 2 is preferably 0.1 ≦ y ≦ 0.2. This is because the Faraday rotation coefficient may be reduced when the value is 0.1, and the Faraday rotation coefficient may be reduced again when the value is greater than 0.2.

Ti1-x-yCoxNbyO2(x=0.05)のyは、0<y≦0.2とすることが好ましい。Nbが含まれない場合にはNb添加のものと比べてファラデー回転係数が小さいという不都合があり、0.2より大きい場合にはファラデー回転係数が再び小さくなる可能性があるという不都合があるからである。大きなファラデー回転係数を得るため、yは0.1≦y≦0.2の値とすることがさらに好ましい。 Y of Ti 1-xy Co x Nb y O 2 (x = 0.05) is preferably 0 <y ≦ 0.2. This is because when Nb is not included, there is a disadvantage that the Faraday rotation coefficient is smaller than that when Nb is added, and when it is larger than 0.2, there is a disadvantage that the Faraday rotation coefficient may be reduced again. In order to obtain a large Faraday rotation coefficient, y is more preferably 0.1 ≦ y ≦ 0.2.

次に、i-GaN基板上又はp-GaN基板上に、Ti1-xNbO2膜を形成した場合の各種物性について説明する。 Next, various physical properties when a Ti 1-x Nb x O 2 film is formed on an i-GaN substrate or a p-GaN substrate will be described.

図14(A)はi-GaN基板上に、図14(B)はp-GaN基板上に、Nbドープ量を変化させながらTiO2膜を形成した場合の抵抗率の組成依存性を示す図である。TiO2膜を形成した際の酸素分圧は、いずれの基板のときであっても1×10-6Torrであった。 Fig. 14 (A) shows the composition dependency of resistivity when TiO 2 film is formed on the i-GaN substrate and Fig. 14 (B) is changed on the p-GaN substrate while changing the Nb doping amount. It is. The oxygen partial pressure when forming the TiO 2 film was 1 × 10 −6 Torr for any substrate.

これらの図から、抵抗率を小さくする観点からは、いずれの基板の場合であっても、Nbドープ量を1%以上15%以下、好ましくはNbドープ量を3%以上15%以下、さらに好ましくはNbドープ量を6%以上15%以下、さらに好ましくはNbドープ量を6%以上10%以下とすることがよいことが理解できる。   From these figures, from the viewpoint of reducing the resistivity, the Nb doping amount is 1% or more and 15% or less, preferably Nb doping amount is 3% or more and 15% or less, more preferably, in any substrate. It can be understood that the Nb doping amount is preferably 6% or more and 15% or less, and more preferably the Nb doping amount is 6% or more and 10% or less.

図15(A)はi-GaN基板上に、図15(B)はp-GaN基板上に、成膜の際の基板温度を変化させながらNbドープ量を6%とするTiO2膜を形成した場合の抵抗率の基板温度依存性を示す図である。TiO2膜を形成した際の酸素分圧は、いずれの基板のときであっても1×10-7Torrであった。なお、抵抗測定をおこなった際の温度は300Kであった。 Fig. 15 (A) shows the formation of a TiO 2 film on the i-GaN substrate, and Fig. 15 (B) shows the formation of a TiO 2 film with an Nb doping amount of 6% while changing the substrate temperature during film formation. It is a figure which shows the substrate temperature dependence of the resistivity at the time of doing. The oxygen partial pressure when forming the TiO 2 film was 1 × 10 −7 Torr for any substrate. The temperature when the resistance measurement was performed was 300K.

これらの図から、抵抗率を小さくする観点からは、いずれの基板の場合であっても、成膜の際の基板温度を350℃以上500℃以下、好ましくは基板温度を400℃以上500℃以下、さらに好ましくは基板温度を450℃以上500℃以下とすることがよいことが理解できる。   From these figures, from the viewpoint of reducing the resistivity, the substrate temperature at the time of film formation is 350 ° C. or more and 500 ° C. or less, preferably 400 ° C. or more and 500 ° C. or less, regardless of the substrate. Further, it can be understood that the substrate temperature is more preferably 450 ° C. or higher and 500 ° C. or lower.

なお、基板温度350℃以上500℃以下の条件下で、酸素分圧を1×10-6Torrとした場合と1×10-7Torrとした場合とでは、いずれの基板のときであっても酸素分圧を1×10-7Torrとした場合のほうが抵抗率は低かった。また、基板温度を450℃、酸素分圧を1×10-7Torrとし、i-GaN基板上に、Nbドープ量を6%とするTiO2膜を形成した場合のシート抵抗は234Ω/□であった。 It should be noted that, when the substrate temperature is 350 ° C. or more and 500 ° C. or less, the oxygen partial pressure is 1 × 10 −6 Torr and 1 × 10 −7 Torr, regardless of the substrate. The resistivity was lower when the oxygen partial pressure was 1 × 10 −7 Torr. In addition, when the substrate temperature is 450 ° C., the oxygen partial pressure is 1 × 10 −7 Torr, and the TiO 2 film having an Nb doping amount of 6% is formed on the i-GaN substrate, the sheet resistance is 234Ω / □. there were.

図16(A)はi-GaN基板上に、図16(B)はp-GaN基板上に、Nbドープ量を6%とするTiO2膜を形成した場合の透過率の波長依存性を示す図である。TiO2膜を形成した際の酸素分圧は、いずれの基板のときであっても1×10-6Torrであった。 Fig. 16 (A) shows the wavelength dependence of the transmittance when a TiO 2 film with an Nb doping amount of 6% is formed on the i-GaN substrate and Fig. 16 (B) on the p-GaN substrate. FIG. The oxygen partial pressure when forming the TiO 2 film was 1 × 10 −6 Torr for any substrate.

これらの図から、成膜温度及び基板の種類に透過率はほとんど依存しないこと、及び、広い波長にわたって透過率90%以上を確保できることがわかる。
図17(A)はi-GaN基板上に、図17(B)はp-GaN基板上に、Nbドープ量を6%とするTiO2膜を形成した場合の、透過率の基板温度依存性及び酸素分圧依存性を示す図である。TiO2膜を形成した際の酸素分圧は、いずれの基板の場合であっても1×10-6Torr又は1×10-7Torrとした。
From these figures, it can be seen that the transmittance hardly depends on the film forming temperature and the type of the substrate, and that a transmittance of 90% or more can be secured over a wide wavelength range.
Figure 17 (A) shows the substrate temperature dependence of the transmittance when a TiO 2 film with an Nb doping amount of 6% is formed on the i-GaN substrate and Figure 17 (B) shows the p-GaN substrate. It is a figure which shows oxygen partial pressure dependence. Oxygen partial pressure for forming the TiO 2 film, in either case the substrate was set to 1 × 10 -6 Torr or 1 × 10- 7 Torr.

これらの図から、いずれの基板の場合であっても、酸素分圧が1x 10-6Torrのときには、透過率93%以上が確保され、酸素分圧が1x 10-7Torrのときには、透過率75% 〜80%が確保できることがわかる。 From these figures, regardless of the substrate, when the oxygen partial pressure is 1 × 10 −6 Torr, a transmittance of 93% or more is secured, and when the oxygen partial pressure is 1 × 10 −7 Torr, the transmittance is It can be seen that 75% to 80% can be secured.

次に、成膜温度傾斜膜による測定について説明する。   Next, the measurement by the film formation temperature gradient film will be described.

成膜温度傾斜膜とは、1枚の基板上に温度傾斜をつけて成膜したものである。例えば、1枚の基板上でありながら、基板の一端では低温で基板上の成膜を行う一方、基板他端では高温で基板上の成膜を行うということを同時に実現することができる。今回、成膜温度傾斜膜は、最適な成膜温度を詳しく調べるために使用した。   A film-forming temperature gradient film is formed on a single substrate with a temperature gradient. For example, it is possible to simultaneously realize film formation on the substrate at a low temperature at one end of the substrate while film formation on the substrate is performed at a high temperature at the other end of the substrate while being on one substrate. This time, the film formation temperature gradient film was used to investigate the optimum film formation temperature in detail.

図18は、成膜温度傾斜膜を使用した各種測定結果を示す図である。   FIG. 18 is a diagram showing various measurement results using the film formation temperature gradient film.

図18(A)は、基板位置と温度分布との関係を示す図である。図18(A)に示すとおり、基板の長手方向に沿って、成膜温度を変化させている。これにより、基板の長手方向の位置と成膜温度とが1対1で対応付けられている。   FIG. 18A is a diagram showing the relationship between the substrate position and the temperature distribution. As shown in FIG. 18A, the deposition temperature is changed along the longitudinal direction of the substrate. Thereby, the position in the longitudinal direction of the substrate and the film formation temperature are associated with each other on a one-to-one basis.

図18(B)は、基板位置と、X線回折(XRD)による回折強度分布との関係を示す図である。このXRDのマッピング測定は、基板位置と2θの関係との関係を示している。図18(A)及び図18(B)によれば、回折強度が高い位置は、成膜温度が450℃付近である。つまり、結晶性が最もよいのは、成膜温度が450℃付近である場合であることがわかる。   FIG. 18B is a diagram showing the relationship between the substrate position and the diffraction intensity distribution by X-ray diffraction (XRD). This XRD mapping measurement shows the relationship between the substrate position and the 2θ relationship. According to FIGS. 18A and 18B, the film formation temperature is around 450 ° C. at a position where the diffraction intensity is high. That is, it is understood that the crystallinity is the best when the film forming temperature is around 450 ° C.

図18(C)は、基板位置と抵抗値の分布との関係を示す図である。図18(A)及び図18(C)によれば、抵抗値が最小となるのは基板温度が450℃のときである。特に、500℃に比べ450℃で成膜すれば、抵抗値を25%減少できる可能性がある。なお、この測定の際には、2端子法による抵抗測定を行った。   FIG. 18C is a diagram showing the relationship between the substrate position and the resistance value distribution. According to FIGS. 18A and 18C, the resistance value is minimized when the substrate temperature is 450 ° C. In particular, if the film is formed at 450 ° C. compared to 500 ° C., the resistance value may be reduced by 25%. In this measurement, resistance measurement by a two-terminal method was performed.

次に、PLD法により形成したSnO2膜について説明する。 Next, the SnO 2 film formed by the PLD method will be described.

図19は、p-GaN基板上にPLD法によって成膜したSnO2膜のX線回折(XRD)測定を行った結果を示す図である。このXRDスペクトルによれば、p-GaN基板上にSnO2が安定して生成されていることが確認できる。 FIG. 19 is a diagram showing the results of X-ray diffraction (XRD) measurement of the SnO 2 film formed on the p-GaN substrate by the PLD method. According to this XRD spectrum, it can be confirmed that SnO 2 is stably generated on the p-GaN substrate.

図20は、p-GaN基板上にPLD法によって成膜したSnO2膜の電子線回折像(RHEEDパターン)を示す図である。SnO2表面では明瞭なストリークパターンが観測されており、エピタキシャル成長していることがわかる。また、RHEED像のストリークパターンから結晶性の良いSnO2膜が得られていることがわかる。 FIG. 20 is a diagram showing an electron beam diffraction image (RHEED pattern) of the SnO 2 film formed on the p-GaN substrate by the PLD method. A clear streak pattern is observed on the SnO 2 surface, indicating that it is epitaxially grown. It can also be seen from the streak pattern of the RHEED image that a SnO 2 film with good crystallinity is obtained.

これらのSnO2膜を形成した際の酸素分圧は1×10-5Torr、膜厚は50nm、抵抗率は5×10-2Ωcm-1であった。 When these SnO 2 films were formed, the oxygen partial pressure was 1 × 10 −5 Torr, the film thickness was 50 nm, and the resistivity was 5 × 10 −2 Ωcm −1 .

なお、SnO2は、何もドープされていない場合だけでなく、M:SnO2( M はP、As、Sb、S、Se、Te、Al、Ga、In、Co、Fe、Cr、Mn、V及びNiのうちの何れか又はこれらの組み合わせ)で構成されていてもよい。ドープされるMがP、As、Sb、S、Se、Te、Al、Ga、Inであれば、透明度を維持しつつ電気伝導度の向上が期待できる。一方、ドープされるMがCo、Fe、Cr、Mn、V、Ni であれば、磁気光学効果が期待できる。 Note that SnO 2 is not only doped with nothing, but M: SnO 2 (M is P, As, Sb, S, Se, Te, Al, Ga, In, Co, Fe, Cr, Mn, Any one of V and Ni or a combination thereof may be used. If the doped M is P, As, Sb, S, Se, Te, Al, Ga, or In, improvement in electrical conductivity can be expected while maintaining transparency. On the other hand, if the doped M is Co, Fe, Cr, Mn, V, or Ni, a magneto-optical effect can be expected.

近い将来、光通信で用いられると予想される光の波長は、青色や紫外光などの短波長帯に移行して行くものと予想されている。そのような状況の中、波長400nm近傍で大きなファラデー回転係数を示す光磁気デバイスとしてもこの酸化物材料は使用することができる。特に、現在実用化されている磁性ガーネット膜並に大きなファラデー回転係数が得られることは、この酸化物材料によれば、次世代の短波長帯通信に適した光アイソレータの作製が可能となることを示している。   In the near future, the wavelength of light expected to be used in optical communications is expected to shift to short wavelength bands such as blue and ultraviolet light. Under such circumstances, this oxide material can also be used as a magneto-optical device exhibiting a large Faraday rotation coefficient in the vicinity of a wavelength of 400 nm. In particular, the fact that a Faraday rotation coefficient as large as a magnetic garnet film currently in practical use can be obtained makes it possible to fabricate an optical isolator suitable for next-generation short-waveband communication. Is shown.

本実施形態で示される酸化物材料の用途は、光アイソレータとしての使用に限定されるものではなく、光サーキュレータ、可変光アッテネータ、光通信デバイス等の磁気光学デバイス、光磁気デバイス、光回路、非相反光学部品、非相反光学素子、アイソレータを備えた半導体レーザ、電流磁界センサ、磁区観察、磁気光学測定等にも使用できる。   Applications of the oxide material shown in the present embodiment are not limited to use as an optical isolator, but include magneto-optical devices such as optical circulators, variable optical attenuators, and optical communication devices, magneto-optical devices, optical circuits, non-optical devices, and the like. It can also be used for reciprocal optical components, nonreciprocal optical elements, semiconductor lasers equipped with isolators, current magnetic field sensors, magnetic domain observation, magneto-optical measurement, and the like.

また、光アイソレータとしては、例えば、LDとアイソレータとが一体化されたモジュール、ファイバー挿入用光アイソレータ、光増幅器用光アイソレータ、偏向依存光型光アイソレータ、偏向無依存型光アイソレータ、導波路型光アイソレータが挙げられる。導波路型光アイソレータとしては、例えば、マッハツェンダー型の分岐導波路を用いたもの、リブ型導波路を用いたものがある。   The optical isolator includes, for example, a module in which an LD and an isolator are integrated, an optical isolator for fiber insertion, an optical isolator for an optical amplifier, a deflection-dependent optical isolator, a deflection-independent optical isolator, and a waveguide-type optical isolator. An isolator is mentioned. Examples of the waveguide type optical isolator include those using a Mach-Zehnder type branching waveguide and those using a rib type waveguide.

光サーキュレータとしては、偏向依存光型サーキュレータ、偏向無依存型サーキュレータでもよい。   The optical circulator may be a deflection-dependent optical circulator or a deflection-independent circulator.

GaN系化合物半導体で構成される発光デバイスにCo等をドープしたTiO2を適用すれば青色や紫外光などの短波長帯にも対応する光アイソレータを実現できる。光アイソレータをTiO2膜上にさらにエピタキシャル成長することによって実現すれば、TiO2膜が結晶成長のバッファとして機能するだけでなく、モノリシックに機能素子を得ることができる。つまり、高効率発光素子、安価で大面積なディスプレイだけでなく、モノリシックな機能素子の開発が可能となり、例えば透明電極と光デバイスとの融合、発光デバイスと光磁気デバイスとの融合が実現できる。また、受光素子、HEMT(High Electron Mobility Transistor)等の高周波デバイス、電子デバイスに本実施形態で示される酸化物材料を使用してもよい。 If TiO 2 doped with Co or the like is applied to a light emitting device composed of a GaN-based compound semiconductor, an optical isolator corresponding to a short wavelength band such as blue or ultraviolet light can be realized. If realized by growing further epitaxial an optical isolator on the TiO 2 film, not only the TiO 2 film functions as a buffer for the crystal growth, it is possible to obtain a functional element monolithically. That is, it is possible to develop not only a high-efficiency light-emitting element and an inexpensive and large-area display, but also a monolithic functional element. For example, fusion of a transparent electrode and an optical device, and fusion of a light-emitting device and a magneto-optical device can be realized. Further, the oxide material shown in this embodiment may be used for a light receiving element, a high frequency device such as a HEMT (High Electron Mobility Transistor), and an electronic device.

上述の事項に対してはAl、Sb等をドープしたSnO2膜を使用してもよい。 For the above items, an SnO 2 film doped with Al, Sb or the like may be used.

これまで、各種TiO2膜、各種SnO2膜などの酸化物材料について説明してきたが、これらは、ルチル型でもアナターゼ型でもよい。抵抗率を低くする観点からはアナターゼ型のほうが好ましく、作成の容易さの点からはルチル型のほうが好ましい。また、これらはアモルファスでもよい。 So far, oxide materials such as various TiO 2 films and various SnO 2 films have been described, but these may be rutile type or anatase type. The anatase type is preferable from the viewpoint of reducing the resistivity, and the rutile type is preferable from the viewpoint of ease of production. These may be amorphous.

以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について説明してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正又は代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。   The present invention has been described above with reference to specific embodiments. However, it is obvious that those skilled in the art can make modifications or substitutions of the embodiment without departing from the gist of the present invention. That is, the present invention has been disclosed in the form of exemplification, and the contents described in the present specification should not be interpreted in a limited manner. In order to determine the gist of the present invention, the claims section described at the beginning should be considered.

また、この発明の説明用の実施形態が上述の目的を達成することは明らかであるが、多くの変更や他の実施例を当業者が行うことができることも理解されるところである。特許請求の範囲、明細書、図面及び説明用の各実施形態のエレメント又はコンポーネントを他の1つまたは組み合わせとともに採用してもよい。特許請求の範囲は、かかる変更や他の実施形態をも範囲に含むことを意図されており、これらは、この発明の技術思想および技術的範囲に含まれる。   It will also be appreciated that illustrative embodiments of the invention achieve the above objects, but that many modifications and other examples can be made by those skilled in the art. The elements or components of each embodiment described in the claims, specification, drawings, and description may be employed in combination with one or more other elements. The claims are intended to cover such modifications and other embodiments, which are within the spirit and scope of the present invention.

優れた特性を備えた金属酸化物を形成することによって様々な機能素子に適用できる。   By forming a metal oxide having excellent characteristics, it can be applied to various functional elements.

基板上に形成された酸化物材料膜を示す図である。It is a figure which shows the oxide material film | membrane formed on the board | substrate. 前処理前の基板のRHEEDパターンと前処理後の基板のRHEEDパターンとを示す図である。It is a figure which shows the RHEED pattern of the board | substrate before pre-processing, and the RHEED pattern of the board | substrate after pre-processing. PLD装置の構成につき説明するための図である。It is a figure for demonstrating per structure of a PLD apparatus. GaN(ウルツ鉱(ウルツァイト型) AlxGayInzN)の結晶構造を示す図である。Is a diagram showing the crystal structure of GaN (wurtzite (wurtzite) Al x Ga y In z N ). 結晶の品質による4つのレベル((A)Level1:多相多結晶膜、(B)Level2:単相多結晶膜、(C)Level3:単相配向エピタキシャル膜、及び、(D)Leve4:単結晶エピタキシャル膜)を示す図である。Four levels depending on crystal quality ((A) Level1: Polyphase polycrystalline film, (B) Level2: Single phase polycrystalline film, (C) Level3: Single phase oriented epitaxial film, and (D) Leve4: Single crystal It is a figure which shows an epitaxial film. 塩酸処理を施したGaN基板上に上述のPVD法によって成膜したTiO2表面と成膜前のGaN基板表面との電子線回折像(RHEEDパターン)を示す図である。It shows an electron beam diffraction image of the formed TiO 2 surface and the film-formation of the GaN substrate surface by a PVD method described above on a GaN substrate which has been subjected to hydrochloric acid treatment to (RHEED pattern). 塩酸処理を行わなかったGaN基板上にPVD法によって成膜したTiO2表面と成膜前のGaN基板表面との電子線回折像(RHEEDパターン)を示す図である。It shows an electron beam diffraction image of the formed TiO 2 surface and the film-formation of the GaN substrate surface by a PVD method on a GaN substrate not subjected to hydrochloric acid treatment to (RHEED pattern). 塩酸処理を施したGaN基板上にPVD法によって成膜したTiO2表面の原子間力顕微鏡(AFM)像を示す図である。Is a diagram showing an atomic force microscope (AFM) images of the formed TiO 2 surface by a PVD method on a GaN substrate which has been subjected to hydrochloric acid treatment. 金属酸化物層の内部透過率を測定した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having measured the internal transmittance of the metal oxide layer. 金属酸化物層の抵抗率における温度依存性を示す図である。It is a figure which shows the temperature dependence in the resistivity of a metal oxide layer. Ti1-x-yCoxNbyO2の室温におけるファラデー回転係数の印加磁場依存性を示す図である。Is a diagram showing an applied magnetic field dependence of the Faraday rotation coefficient at room temperature of Ti 1-xy Co x Nb y O 2. Ti1-x-yCoxNbyO2の室温におけるファラデー回転係数の波長依存性を示す図である。It is a figure which shows the wavelength dependence of the Faraday rotation coefficient of Ti 1-xy Co x Nb y O 2 at room temperature. Co5%及びNb10%を共添加したTiO2薄膜の室温における外部透過率を示す図である。The Co5% and NB 10% is a diagram showing an external transmittance at room temperature of the TiO 2 thin films codoped. Nbドープ量を変化させながらTiO2膜を形成した場合の抵抗率の組成依存性を示す図である。While changing the Nb doping amount is a diagram showing the composition dependency of the resistivity in the case of forming the TiO 2 film. 成膜の際の基板温度を変化させながらNbドープ量を6%とするTiO2膜を形成した場合の抵抗率の基板温度依存性を示す図である。It is a diagram showing a substrate temperature dependence of the resistivity in the case of forming the TiO 2 film to 6% Nb doping amount while changing the substrate temperature during deposition. Nbドープ量を6%とするTiO2膜を形成した場合の透過率の波長依存性を示す図である。It is a graph showing the wavelength dependence of transmittance in the case of forming the TiO 2 film to the Nb doping amount 6%. Nbドープ量を6%とするTiO2膜を形成した場合の、透過率の基板温度依存性及び酸素分圧依存性を示す図である。The Nb doping amount in the case of forming the TiO 2 film to 6%, which is a diagram showing a substrate temperature dependence and the oxygen partial pressure dependence of the transmittance. 成膜温度傾斜膜を使用した各種測定結果を示す図である。It is a figure which shows the various measurement results using a film-forming temperature gradient film. PLD法によって成膜したSnO2膜のX線回折(XRD)測定を行った結果を示す図である。It is a diagram showing the results of X-ray diffraction (XRD) measurement of the SnO 2 film deposited by a PLD method. PLD法によって成膜したSnO2膜の電子線回折像(RHEEDパターン)を示す図である。It shows an electron beam diffraction image of the SnO 2 film was formed (RHEED pattern) by the PLD method.

符号の説明Explanation of symbols

11 基板、12 酸化物材料膜、30 PLD装置、31 チャンバ、32 光発振器、33 反射鏡、34 レンズ、36 赤外線ランプ、39 ターゲット、40 油回転ポンプ、41 逆流防止弁、42 ターボ分子ポンプ、43 圧力弁、45 酸素ガス流量調整弁
11 Substrate, 12 Oxide material film, 30 PLD device, 31 Chamber, 32 Optical oscillator, 33 Reflector, 34 Lens, 36 Infrared lamp, 39 Target, 40 Oil rotary pump, 41 Backflow prevention valve, 42 Turbo molecular pump, 43 Pressure valve, 45 oxygen gas flow control valve

Claims (6)

AlxGayInzN (但し、0≦x ≦1、0≦y ≦1、0≦z≦1)から成る半導体層と、
前記半導体層上に前記半導体層に接して形成された金属酸化物の酸化物材料膜から成る透明電極と、
を有し、
前記金属酸化物は、Ti1-pNbpO2(但し、0.01≦p≦0.2)であり、波長が400nm以上、800nm以下の範囲の光に対する透過率が80%以上であり、室温での抵抗率が10-4Ωcm台である
ことを特徴とする機能素子。
A semiconductor layer made of Al x Ga y In z N (where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1),
A transparent electrode comprising an oxide material film of a metal oxide formed on the semiconductor layer in contact with the semiconductor layer;
Have
The metal oxide is Ti 1-p Nb p O 2 (0.01 ≦ p ≦ 0.2) and has a transmittance of 80% or more for light having a wavelength in the range of 400 nm or more and 800 nm or less. A functional element having a resistivity at room temperature in the order of 10 −4 Ωcm.
前記金属酸化物におけるNbの組成比pは、0.01≦p≦0.06であり、前記透過率は95%以上であることを特徴とする請求項1に記載の機能素子。2. The functional device according to claim 1, wherein a composition ratio p of Nb in the metal oxide is 0.01 ≦ p ≦ 0.06 , and the transmittance is 95% or more. 前記金属酸化物はアナターゼであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の機能素子。  The functional element according to claim 1, wherein the metal oxide is anatase. 前記酸化物材料膜は、単相膜であることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の機能素子。The functional element according to claim 1, wherein the oxide material film is a single-phase film. 前記酸化物材料膜は、エピタキシャル膜であることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の機能素子。The functional element according to claim 1, wherein the oxide material film is an epitaxial film. 前記機能素子は、発光素子であることを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載の機能素子。  The functional element according to claim 1, wherein the functional element is a light emitting element.
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