窒化インジウムアルミニウム混晶表面・界面におけるフェルミ準位ピンニングの制御

• 研究課題/領域番号: 24560022
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 赤澤 正道 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 准教授 (30212400)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2013年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2012年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: InAlN / 表面 / 界面 / 界面準位 / ピンニング / Al2O3 / 窒化インジウムアルミニウム / 窒化物混晶 / フェルミ準位ピンニング / MIS構造 / 表面不活性化 / 界面制御

研究成果の概要

窒化ガリウムに格子整合する窒化インジウムアルミニウム (InAlN)の表面、絶縁体/半導体界面、および金属/半導体界面におけるフェルミ準位ピンニングについて調べた。InAlN表面におけるピンニングは適切な絶縁体堆積を行うことで除去されること、および界面形成後の界面準位密度は、界面の形成方法や形成後の熱処理方法に依存して変化することがわかった。特に、酸化アルミニウムとInAlNとの界面の特性と形成方法について調べ、界面準位を低減する独自の方法を見出した。金属/InAlN界面においては、ショットキー障壁の強い金属仕事関数依存性が観測された。

研究成果

• [雑誌論文] Control of Al2O3/InAlN interface by two-step atomic layer deposition combined with high-temperature annealing (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nakano, M. Chiba, and M. Akazawa
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 53 号: 4S ページ: 04EF06-04EF06
  • DOI: 10.7567/jjap.53.04ef06
  • NAID: 210000143623
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Appropriate fabrication procedure for InAlN metal-oxide-semiconductor structures with atomic-layer-deposited Al2O3 (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Chiba, T. Nakano, and M. Akazawa
  • 雑誌名: Phys. Status Solidi C 巻: 11 号: 3-4 ページ: 902-905
  • DOI: 10.1002/pssc.201300423
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Interface Investigation of High-Temperature-Annealed Ultrathin-ALD-Al2O3/InAlN Structures (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Akazawa and T. Nakano
  • 雑誌名: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology 巻: 12 ページ: 83-88
  • NAID: 130004933800
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of interface-state-density distribution near conduction band at interface between atomic-layer-deposited Al2O3 and silicon-doped InAlN (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Akazawa, M. Chiba, and T. Nakano
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 102
  • NAID: 120005315201
  • 査読あり
• [雑誌論文] Native Oxide Removal from InAlN Surfaces by Hydrofluoric Acid Based Treatment (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Nakano and M. Akazawa
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Electronics 巻: E96.C 号: 5 ページ: 686-689
  • DOI: 10.1587/transele.E96.C.686
  • NAID: 10031193914
  • ISSN: 0916-8524, 1745-1353
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Chemical Treatments and Ultrathin Al2O3 Deposition on InAlN Surface Investigated by X-ray Photoelectron Spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Akazawa and T. Nakano
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. phys. 巻: 52
  • NAID: 210000142769
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation of native oxide layers on untreated and chemically treated InAlN surfaces by X-ray photoelectron spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Akazawa and T. Nakano
  • 雑誌名: ECS Solid State Letters, 巻: 1 号: 1 ページ: P4-P6
  • DOI: 10.1149/2.004201ssl
  • 査読あり
• [雑誌論文] Valence band offset at Al2O3/In0.17Al0.83N interface formed by atomic layer deposition (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Akazawa and T. Nakano
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 101 号: 12
  • DOI: 10.1063/1.4754141
  • 査読あり
• [学会発表] Al2O3/InAlN界面特性のプロセス依存性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 千葉 勝仁、赤澤 正道
  • 学会等名: 2015年応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 平塚
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] 2段階ALD成膜Al2O3/InAlN界面のMOSHEMTへの応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小棚木 陽一郎、赤澤 正道、Joel T.Asubar、谷田部 然治、橋詰 保
  • 学会等名: 2014年応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] Impact of Annealing on Properties of ALD Al2O3/InAlN Interfaces (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Akazawa, T. Nakano and M. Chiba
  • 学会等名: 56th Electronic Materials Conference (EMC56)
  • 発表場所: Santa Barbara, California, USA
  • 年月日: 2014-06-25 – 2014-06-27
• [学会発表] Process-dependent properties of InAlN surface and ALD-Al2O3/InAlN interface (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Akazawa, M. Chiba, and T. Nakano
  • 学会等名: 2014 International Conference on Compound Semiconductor Manufacturing Technology (CSMANTECH 2014)
  • 発表場所: Denver, Colorado, USA
  • 年月日: 2014-05-19 – 2014-05-22
• [学会発表] ALD Al2O3絶縁体層を有するInAlN MOSダイオードの特性に対するアニールの効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 千葉 勝仁, 中野 拓真, 赤澤 正道
  • 学会等名: 第61回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 青山学院大学（相模原）
• [学会発表] 2段階ALDにより形成されたAl2O3/InAlN界面の特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中野 拓真，千葉 勝仁，小棚木 陽一郎，赤澤 正道
  • 学会等名: 第61回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 青山学院大学（相模原）
• [学会発表] Dependence of ALD-Al2O3/InAlN interface properties on fabrication process (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Nakano, M. Chiba, and M. Akazawa
  • 学会等名: 10th International Conference on Nitride Semiconductors (ICNS-10)
  • 発表場所: Gaylord National Resort & Convention Center, Washington, DC, (USA)
• [学会発表] Effects of High-Temperature Annealing on Properties of Al2O3/InAlN Interface Formed by Atomic Layer Deposition (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Nakano, M. Chiba, and M. Akazawa
  • 学会等名: 2013 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2013)
  • 発表場所: Hilton Fukuoka Sea Hawk (Japan)
• [学会発表] Investigation of High-Temperature Annealed ALD-Al2O3/InAlN Interface (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Akazawa, T. Nakano, and M. Chiba
  • 学会等名: 12th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures in conjunction with 21st International Conference on Scanning Probe Microscopy (ACSIN-12 & ICSPM21)
  • 発表場所: Tsukuba International Congress Center (Japan)
• [学会発表] ALD-Al2O3 絶縁体層を有するInAlN MOS ダイオードの作製手順の検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 千葉 勝仁, 中野 拓真, 赤澤 正道
  • 学会等名: 第74回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学（京都）
• [学会発表] 高温熱処理を挟む2 段階ALD プロセスによるAl2O3/InAlN 界面特性の向上 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中野 拓真，千葉 勝仁，赤澤 正道
  • 学会等名: 第74回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学（京都）
• [学会発表] ALD-Al2O3を有するInAlN MOS 構造の電気的特性に対する作製プロセスの影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 千葉 勝仁,中野 拓真,赤澤 正道
  • 学会等名: 電子情報通信学会電子デバイス研究会
  • 発表場所: 大阪大学（吹田）
• [学会発表] ALD-Al2O3/InAlN界面に対する熱処理の効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中野拓真 赤澤正道
  • 学会等名: 第60回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学（厚木市）
• [学会発表] InAlN/GaNヘテロ構造の表面・界面の評価と制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 赤澤正道 橋詰保
  • 学会等名: 第60回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学（厚木市）
  • 招待講演
• [学会発表] Effect of hydrofluoric acid treatment on InAlN surfaces (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Nakano and M. Akazawa
  • 学会等名: 2012 Asia-Pacific Workshop on Fundamental and Applications of Advanced Semiconductor Devices (AWAD2012)
  • 発表場所: 沖縄青年会館（那覇市）
• [学会発表] Effects of surface treatment on InAlN investigated by X-ray photoelectron spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Akazawa and T. Nakano
  • 学会等名: International Workshop on Nitride Semiconductors 2012 (IWN2012)
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（札幌市）
• [学会発表] InAlN表面に対する弗化水素酸処理の効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中野拓真 赤澤正道
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 愛媛大学（松山市）