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

Development of diamond power electronics

Research Project

Project/Area Number 18KK0383
Research Category

Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Thin film/Surface and interfacial physical properties
Research InstitutionKanazawa University

Principal Investigator

徳田 規夫  金沢大学, ナノマテリアル研究所, 教授 (80462860)

Project Period (FY) 2019 – 2024
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥14,950,000 (Direct Cost: ¥11,500,000、Indirect Cost: ¥3,450,000)
Keywords表面・界面物性 / ダイヤモンド
Outline of Research at the Start

本国際共同研究では、基課題研究により得られた成果である超低損失ダイヤモンドMOSFETの早期社会実装に資する研究開発成果を得ることを目的とする。具体的には、渡航先が有する最先端のデバイス開発装置群を用いて半導体ダイヤモンドのデバイス研究開発を行うことで、材料基盤研究からデバイス応用研究へ発展させ、ダイヤモンドエレクトロニクスの創成の早期実現を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

基課題研究の目的は、省エネ・低炭素社会の実現に期待されている次世代パワーデバイスに関して、大電力制御が可能であり、かつ最も高い省エネ効果が期待されているダイヤモンド半導体を用いた超低損失の縦型トレンチゲート構造MOSFET創製のための基盤要素技術を開発し、ダイヤモンドパワーエレクトロニクスの創成に資することである。本国際共同研究では、基課題研究により得られた成果である超低損失ダイヤモンドMOSFETの早期社会実装の加速を目的とする。具体的には、アリゾナ州立大学(ASU)が有するデバイス開発装置群を用いて、材料基盤研究からデバイス応用研究へ発展させ、ダイヤモンドエレクトロニクスの創成を目指す。
新型コロナウイルスの影響でこれまでは渡航して研究ができずオンラインで議論を行っていたが、今年度は約3週間ではあるが、ASUのRegents' Prof. Nemanichの研究室で実験を行うことができた。具体的な実験内容は、本学でマイクロ波プラズマCVD法を用いてダイヤモンド試料の作製を行い、新規絶縁膜を用いたダイヤモンドMIS構造の作製をASUにて行い、構造の評価を行った。高品質絶縁膜の堆積を実現するため、本学で作製した試料は独自のホモエピタキシャルラテラル成長技術を用いて原子的平坦ダイヤモンド表面を形成した。ASUでは大気暴露することなく、絶縁膜の堆積からXPS評価等が可能である。今後はより詳細な構造評価、物性評価、電気的特性評価を行う。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

これまでのオンラインでの議論のおかげで効率良く実験が行えた。今年度は概ね順調に進展した。

Strategy for Future Research Activity

今年度ASUで実験を行うことができたが、まだ最終的な目標達成までは至っていない。来年度も引き続き研究を継続する。

Report

(5 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (26 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 8 results) Presentation (17 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Invited: 17 results)

  • [Journal Article] Selectively buried growth of heavily B doped diamond layers with step-free surfaces in N doped diamond (1 1 1) by homoepitaxial lateral growth2022

    • Author(s)
      Kobayashi Kazuki、Zhang Xufang、Makino Toshiharu、Matsumoto Tsubasa、Inokuma Takao、Yamasaki Satoshi、Nebel Christoph E.、Tokuda Norio
    • Journal Title

      Applied Surface Science

      Volume: 593 Pages: 153340-153340

    • DOI

      10.1016/j.apsusc.2022.153340

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Mechanical damage-free surface planarization of single-crystal diamond based on carbon solid solution into nickel2021

    • Author(s)
      Sakauchi Kazuto、Nagai Masatsugu、Tabakoya Taira、Nakamura Yuto、Yamasaki Satoshi、Nebel Christoph E.、Zhang Xufang、Matsumoto Tsubasa、Inokuma Takao、Tokuda Norio
    • Journal Title

      Diamond and Related Materials

      Volume: 116 Pages: 108390-108390

    • DOI

      10.1016/j.diamond.2021.108390

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Inversion-type p-channel diamond MOSFET issues2021

    • Author(s)
      Xufang Zhang, Tsubasa Matsumoto, Satoshi Yamasaki, Christoph E. Nebel, Takao Inokuma, and Norio Tokuda
    • Journal Title

      Journal of Materials Research

      Volume: 36 Issue: 23 Pages: 4688-4702

    • DOI

      10.1557/s43578-021-00317-z

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Insight into temperature impact of Ta filaments on high-growth-rate diamond (100) films by hot-filament chemical vapor deposition2021

    • Author(s)
      Takamori Yue、Nagai Masatsugu、Tabakoya Taira、Nakamura Yuto、Yamasaki Satoshi、Nebel Christoph E.、Zhang Xufang、Matsumoto Tsubasa、Inokuma Takao、Tokuda Norio
    • Journal Title

      Diamond and Related Materials

      Volume: 118 Pages: 108515-108515

    • DOI

      10.1016/j.diamond.2021.108515

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Fabrication of inversion p-channel MOSFET with a nitrogen-doped diamond body2021

    • Author(s)
      Matsumoto Tsubasa、Yamakawa Tomoya、Kato Hiromitsu、Makino Toshiharu、Ogura Masahiko、Zhang Xufang、Inokuma Takao、Yamasaki Satoshi、Tokuda Norio
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 119 Issue: 24 Pages: 242105-242105

    • DOI

      10.1063/5.0075964

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Inversion channel MOSFET on heteroepitaxially grown free-standing diamond2021

    • Author(s)
      Zhang Xufang、Matsumoto Tsubasa、Nakano Yuta、Noguchi Hitoshi、Kato Hiromitsu、Makino Toshiharu、Takeuchi Daisuke、Ogura Masahiko、Yamasaki Satoshi、Nebel Christoph E.、Inokuma Takao、Tokuda Norio
    • Journal Title

      Carbon

      Volume: 175 Pages: 615-619

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2020.11.072

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Energy distribution of Al2O3/diamond interface states characterized by high temperature capacitance-voltage method2020

    • Author(s)
      Xufang Zhang, Tsubasa Matsumoto, Ukyo Sakurai, Toshiharu Makino, Masahiko Ogura, Satoshi Yamasaki, Mitsuru Sometani, Dai Okamoto, Hiroshi Yano, Noriyuki Iwamuro, Takao Inokuma, and Norio Tokuda
    • Journal Title

      CARBON

      Volume: 168 Pages: 659-664

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2020.07.019

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Insight into Al2O3/diamond interface states with high-temperature conductance method2020

    • Author(s)
      Xufang Zhang, Tsubasa Matsumoto, Ukyo Sakurai, Toshiharu Makino, Masahiko Ogura, Mitsuru Sometani, Satoshi Yamasaki, Christoph E. Nebel, Takao Inokuma, and Norio Tokuda
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 117 Issue: 9 Pages: 092104-092104

    • DOI

      10.1063/5.0021785

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Step-edge growth and doping of diamond2020

    • Author(s)
      Tokuda Norio
    • Journal Title

      Diamond for Quantum Applications Part 1

      Volume: 103 Pages: 57-72

    • DOI

      10.1016/bs.semsem.2020.03.003

    • ISBN
      9780128202401
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ダイヤモンドパワー半導体の現状2024

    • Author(s)
      徳田規夫
    • Organizer
      応用物理学会 システムデバイスロードマップ産学連携委員会(SDRJ) 2023年度第5回Beyond CMOS、More than Moore合同委員会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] ダイヤモンドウェーハの平坦化技術~ダイヤモンド半導体の最新動向を踏まえて~2024

    • Author(s)
      徳田規夫
    • Organizer
      公益社団法人砥粒加工学会 次世代固定砥粒加工プロセス専門委員会 第113回研究会 「硬脆材料の平坦化・平滑化技術 ~半導体素材・電子デバイス素材・光学素材の平面加工~」
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Advances in diamond MOSFET technologies2023

    • Author(s)
      Norio Tokuda, Kazuki Kobayashi, Kan Hayashi, Kimiyoshi Ichikawa, Xufang Zhang, Tsubasa Matsumoto, Takao Inokuma, Satoshi Yamasaki, Hiromitsu Kato, Masahiko Ogura, Toshiharu Makino, Daisuke Takeuchi, Christoph E. Nebel
    • Organizer
      E-MRS 2023 Spring Meeting
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Diamond MOSFET technology:   current status and future perspectives2023

    • Author(s)
      Norio Tokuda
    • Organizer
      33rd International Conference on Diamond and Carbon Materials
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Inversion type diamond MOSFET technology2023

    • Author(s)
      Norio Tokuda
    • Organizer
      2023 FUNCTIONAL DIAMOND SYMPOSIUM
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ダイヤモンド半導体を用いた反転層MOSFET2023

    • Author(s)
      徳田規夫
    • Organizer
      2023年度電子情報通信学会総合大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Progress in inversion channel diamond MOSFET technologies2022

    • Author(s)
      Norio Tokuda, Kazuki Kobayashi, Xufang Zhang, Tsubasa Matsumoto, Takao Inokuma, Satoshi Yamasaki, Hiromitsu Kato, Masahiko Ogura, Toshiharu Makino, Daisuke Takeuchi, Christoph E. Nebel
    • Organizer
      2022 MRS SPRING MEETING & EXHIBIT
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ダイヤモンドウェハの研究開発動向2022

    • Author(s)
      徳田規夫
    • Organizer
      第23回KENMA研究会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Recent Progress in Electrical Characterization of Al2O3/Diamond Interface2022

    • Author(s)
      X. Zhang, T. Matsumoto, M. Sometani, M. Ogura, T. Makino, D. Takeuchi, C.E. Nebel, T. Inokuma, S. Yamasaki, and N. Tokuda
    • Organizer
      14th Topical Workshop on Heterostructure Microelectronics
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ダイヤモンドMOS界面の原子レベル制御 - 反転層ダイヤモンドMOSFETの実現に向けて -2022

    • Author(s)
      徳田規夫
    • Organizer
      2022年第83回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] ダイヤモンドMOS界面の進展2022

    • Author(s)
      徳田規夫
    • Organizer
      ワイドギャップ半導体学会 第9回研究会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Advances in Diamond MOS Interface2021

    • Author(s)
      Norio Tokuda, Xufang Zhang, Tsubasa Matsumoto, Takao Inokuma, Hiromitsu Kato, Toshiharu Makino, Daisuke Takeuchi, Christoph E. Nebel, Satoshi Yamasaki
    • Organizer
      2021 International Workshop on DIELECTRIC THIN FILMS FOR FUTURE ELECTRON DEVICES
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Diamond Etching Based on Carbon Solid Solution into Nickel for Wafer and Device Fabrication Processes2021

    • Author(s)
      Norio Tokuda, Xufang Zhang, Tsubasa Matsumoto, Takao Inokuma, Christoph Nebel, Satoshi Yamasaki
    • Organizer
      2021 MRS Fall Meeting & Exhibit
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ダイヤモンド半導体~ウェハ・プロセス・デバイス~2021

    • Author(s)
      德田規夫
    • Organizer
      電気学会「高機能化合物半導体エレクトロニクス技術と将来システムへの応用」調査専門委員会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Inversion Layer Diamond MOSFET2020

    • Author(s)
      Norio Tokuda
    • Organizer
      Second Workshop on Diamond Electronics
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ダイヤモンドパワー半導体  ~ウェハ・プロセス・デバイス~2020

    • Author(s)
      徳田 規夫,張 旭芳,松本 翼,猪熊 孝夫, Christoph E. Nebel, 山崎 聡
    • Organizer
      2021年第68回応用物理学会春季学術講演会 分科企画シンポジウム「パワーデバイスの最新動向と今後の展望」
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] MOS interface control for inversion channel diamond MOSFET2020

    • Author(s)
      N. Tokuda, T. Matsumoto, X. Zhang, T. Inokuma, S. Yamasaki, H. Kato, T. Makino, C.E. Nebel, R.J. Nemanich
    • Organizer
      Hasselt Diamond Workshop 2020
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2019-02-06   Modified: 2024-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi