• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

異種界面制御に基づく窒化ガリウム系トランジスタの高安定化

Research Project

Project/Area Number 15J00919
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Thin film/Surface and interfacial physical properties
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

西口 賢弥  北海道大学, 情報科学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords窒化ガリウム / HEMT / 絶縁ゲート構造 / 界面 / トランジスタ
Outline of Annual Research Achievements

絶縁ゲート(MOS)型AlGaN/GaN HEMTは、いくつかの課題が残されている。最も深刻な問題はしきい値電圧(VTH)変動である。もう一つの課題は、順バイアス領域における電流制御性である。多くのMIS HEMTでは、順バイアス領域においてドレイン電流の飽和(gmの極端な低下)が報告されている。今年度は、これらの問題に着目して、AlGaN/GaN MOS HEMTの作製と評価を行った。

昨年度に本研究グループが独自に開発した大気PMAを、Al2O3膜をゲート絶縁膜に使用したAlGaN/GaN MOS HEMTに施した。伝達特性を測定した結果、大気PMAによって順バイアス領域でゲート制御性が著しく向上し、得られた最大ドレイン電流値は15%も増加した。
続いて、MOS HEMTの特性向上と界面準位の関係を調べるため、FatHEMTのゲート容量のCV特性を比較すると、順バイアス領域でのCV曲線の傾きに明確な違いが見られた。この実測値に、本研究者が開発した計算シミュレーションを適用し、界面準位密度を算出した。その結果、大気PMAによって界面準位密度が10分の1にまで低減したことが分かった。これにより、順バイアス領域での界面負電荷の増加が抑えられ、ゲート電圧によるポテンシャル変調が容易になったと考えられる。
加えて、順バイアスストレス後のVTH変化を測定した。その結果、VTHの正方向シフトが大気PMAにより1.5V→0.5Vにまで減少した。この主要因は界面準位の低減だと考えられる。さらに、高温雰囲気中での伝達特性を測定した。大気PMA前のサンプルでは、100℃ではVTHが室温時より2V負方向にシフトしていたが、大気PMA後はVTHが全く変動しなかった。これは、大気PMAによる界面準位の低減、ならびに膜中固定電荷の減少が原因だと考えられ、MOSゲート構造の実用化へ向けた貴重な報告である。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2017 2016 2015

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Current linearity and operation stability in Al2O3-gate AlGaN/GaN MOS-HEMTs2017

    • Author(s)
      K. Nishiguchi, S. Kaneki, S. Ozaki and T. Hashizume
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys.

      Volume: 56 Issue: 10 Pages: 101001-101001

    • DOI

      10.7567/jjap.56.101001

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] GaN キャップ層 が AlGaN/GaN MOS 構造 の C-V特性 に与える影響2017

    • Author(s)
      西口賢弥、金木奨太、橋詰保
    • Organizer
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2017-03-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Al2O3膜を用いたAlGaN/GaN MOS HEMTの電流制御性向上2017

    • Author(s)
      西口 賢弥、金木 奨太、橋詰 保
    • Organizer
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Improvement MOS gate control in Al2O3/AlGaN/GaN HEMTs with reverse-bias annealing2017

    • Author(s)
      Kenya Nishiguchi, Shota Kaneki, Tamotsu Hashizume
    • Organizer
      12th International Conference on Nitride Semiconductors
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Controllability improvement of Al2O3-gate structure for GaN transistors2016

    • Author(s)
      Kenya Nishiguchi, Syota Kaneki, Tamotsu Hashizume
    • Organizer
      Compound Semiconductor Week (CSW2016)
    • Place of Presentation
      Toyama International Conference Center, Toyama, Japan
    • Year and Date
      2016-06-26
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 高温アニールプロセスがGaN MOSFET特性に与える影響2016

    • Author(s)
      西口賢弥、橋詰保
    • Organizer
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東京工業大学 大岡山キャンパス
    • Year and Date
      2016-03-19
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Gate-induced current instability of AlGaN/GaN HEMTs2015

    • Author(s)
      Kenya Nishiguchi and Tamotsu Hashizume
    • Organizer
      11th Topical Workshop on Heterostructure Microelectronics
    • Place of Presentation
      岐阜県高山市
    • Year and Date
      2015-08-23
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi