パワーエレクトロニクス応用に向けた新規ダイヤモンド電界効果デバイスの基礎的研究

• Project/Area Number: 16F16710
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Research Field: Electron device/Electronic equipment
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: 小泉 聡 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主席研究員 (90215153)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): MARECHAL AURELIEN 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2016-07-27 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 2016: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: ダイヤモンド薄膜 / 電界効果トランジスタ / 界面

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、半導体ダイヤモンドを用いた電子デバイスを作製することで、パワーエレクトロニクス応用におけるダイヤモンドが本来備える物性の優位性を明らかにするものである。初年度においてはデバイス形成の基礎実験として、光電子分光による絶縁体/ダイヤモンド界面の分析を行い、MOSデバイス形成に至る理論的検討を行った。プラズマCVD法で形成した水素終端｛111｝リンドープn型およびホウ素ドープp型ダイヤモンド表面に誘電体薄膜としてアルミナをALDにより成膜し、その界面をXPSにより分析した。その結果、世界で初めてp型およびn型ダイヤモンド｛111｝表面での価電子帯エネルギースペクトル、誘電体との価電子帯バンドオフセットを系統的に定量評価することに成功した。特に重要な成果として、水素終端｛111｝n型ダイヤモンド表面ではエネルギーオフセットが2.7eVと大きく、この界面構造が反転モードで動作可能なpチャネルMOSFETの形成に適していることがわかった。これはダイヤモンドにおいてこれまで不可能であったパワーMOSFETの実現に重要なステップとなる成果である。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。