| Project/Area Number |
20J23407
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
伊藤 滉二 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | 炭化珪素 / 電界効果トランジスタ / 散乱機構 / 界面準位 / 窒化処理 / リン処理 |
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| Outline of Research at the Start |
SiC MOSFETは従来のSiと比べて理論上の通電損失を約1/300にすることができる。しかし、SiC MOS界面にはSi MOS界面の約1000倍の高密度の界面準位が存在し、MOSFET特性を予測することが困難となっている。
本研究では、MOSFET特性の予測を可能にするために、可動電子と捕獲電子の切り分けを目的とした界面準位密度の正確な定量、およびチャネル内キャリア散乱機構の解明を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
先行研究において、Hall効果測定による可動電子移動度の定量が行われているが、界面準位密度の高いSi面上酸化・窒化試料を評価の対象としてきた。そこで、本研究では、界面準位密度を極限に低減することができるリン処理を施したSi面試料や、a, m面上窒化試料について、低温・室温における電気的特性の評価を行ってきた。
前年度の研究では、ボディ層濃度を3×10^14 cm^－3から3×10^18 cm^－3までの広い範囲で系統的に変化させて、酸化、窒化、およびリン処理を施したSiC MOSFETを作製し、室温でHall効果測定を行った。その結果、リン処理を施したSiC MOSFETは、他のゲート酸化膜形成条件の試料と比べて、捕獲電子密度がおよそ1/10と非常に小さいことが判明した。また、いずれのボディ層濃度を有する試料においても、酸化・窒化試料より高いHall移動度が得られた。
当該年度では、上記の結果について解析を深めるべく、Hall移動度の温度依存性および面方位依存性に着目した。まず、77 Kの低温で、窒化あるいはリン処理を施した、幅広いボディ層濃度を有するMOSFETにおけるHall移動度を定量した。その結果、いずれの界面処理を施したMOSFETにおいても、Hall移動度は低温で低下した。しかしながら、室温から低温へ変化させた際のHall移動度の低下率は、窒化処理を施したMOSFETの場合は約19%であるのに対して、リン処理を施したMOSFETの場合は約40%と比較的高かった。また、MOSFETは従来Si面上に作製してきたが、当該年度はa面あるいはm面上にも作製し、Hall移動度の評価を行った。結果として、Si面上窒化MOSFETと比べて、a, m面上窒化MOSFETの捕獲電子密度は約0.26倍と小さく、Hall移動度は約1.5倍高かった。本成果は、捕獲電子密度の高い素子ほどクーロン散乱的振舞いが強いことを示唆しており、散乱機構の解明にあたって重要な知見を与えている。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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