耐放射線窒化ガリウム電子デバイス実現に向けた放射線誘起欠陥と素子特性劣化の解明
| Project/Area Number |
22KJ1583
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| Project/Area Number (Other) |
22J15672 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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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 | Nagoya University |
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Principal Investigator |
青島 慶人 名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Declined (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 窒化ガリウム / 放射線 / 欠陥 / トラップ / DLTS / 劣化予測 / エネルギー準位 / NIEL |
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| Outline of Research at the Start |
高エネルギー放射線は、半導体デバイスの誤動作や性能劣化をもたらす。放射線による半導体デバイス劣化の効率的な予測のために、放射線が結晶に与えるダメージ量を示すNon-Ionizing Energy Loss (NIEL)と、半導体中に形成される各種トラップの生成レート、エネルギー準位等のパラメータを用いてデバイス特性劣化を見積もる手法が有用である。窒化ガリウム(GaN)は、バンドギャップが大きく、強いイオン結合をもち、大きな変位閾値エネルギーが予測されている点から、耐放射線デバイス材料として期待を集めている。本研究では、GaNにおいてNIEL値による統一的な点欠陥生成量の予測手法確立を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、様々な種類の放射線によりGaN結晶中に形成されるトラップを評価し、ion-ionizing energy loss (NIEL)の観点から生成レートを比較することで、トラップ生成を統一的に議論できる基盤を確立することを目的として行われた。
本年度は、ガンマ線照射によりn型GaN中に形成された電子トラップのうち、EC-(0.12-0.20) eVに準位を形成するトラップに着目し、先行研究による他の種類の放射線によりn型GaNの同準位に形成されるトラップの生成レートとNIELの観点から比較した。NIELを用いた比較にむけ、まずはGaN中における各放射線のNIELを計算した。荷電粒子線のNIELは、screened-relativistic (SR)法を用いて計算した。また、ガンマ線のNIELはGEANT4によるモンテカルロシミュレーションを用いてGaN中の相互作用に加えて周辺の遮蔽環境も考慮することで計算した。計算したNIELを用いて、様々な放射線照射によりEC-(0.12-0.20) eVに準位を形成するトラップの生成レートを比較することで、生成レートがNIELに比例して増加していることを見出し、生成レートとNIELとの相関係数を得た。
続いて、得られた関係式を用いたトラップ密度予測の妥当性検証のために、n型GaNに対して様々なエネルギーの陽子線を照射した。照射によりEC-0.12 eVに形成される電子トラップの生成レートを求めたことろ、実験により得られた生成レートとNIELとの関係式から得られた計算値とはよく一致していることを確認した。そこで、n型/p型GaNに対するガンマ線/陽子線照射により形成される他のエネルギー準位のトラップについても生成レートとNIELとの比較を行うことで、他のトラップに対してもNIELを用いた生成レートの予測手法が適応できることを示した。
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| Research Progress Status |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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Report
(1 results)
Research Products
(4 results)
