界面構造最適化による窒化物半導体デバイス型水素センサの高性能化
| Project/Area Number |
23K03949
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
|
|---|
| Research Institution | National Institute for Materials Science |
|---|
Principal Investigator |
色川 芳宏 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 電子・光機能材料研究センター, 主幹研究員 (90394832)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
|
| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
|
|---|
| Keywords | 水素 / GaN / SBD / 窒化ガリウム / 界面 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
社会インフラとして水素を利用するためには、様々な環境での水素検知が重要になる。水素検知には複数の方式があるが、半導体デバイスを用いる手法は動作温度、感度、応答・回復速度等の仕様において総合的に優れているため、多様な検出環境に対応できる。しかし、半導体デバイスが水素を検知する機構は、未だに解明されていない。本研究では、未だに不明な水素検知機構の解明を行うと同時に、得られた知見を活用して、窒化物半導体素子を用いた水素センサの界面構造を最適化することによって素子の高性能化を行う。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
近年、理想的なエネルギー源として水素が注目されている。社会インフラとして水素を利用するためには、様々な環境での水素検知が重要になる。水素を製造・運搬・保管・使用する際に、的確に水素検知できることが必要であり、水素センサに要求される仕様は多彩となる。水素検知には複数の方式があるが、半導体デバイス（ダイオード、トランジスタ等）を用いる手法は動作温度、感度、応答・回復速度等の仕様において総合的に優れているため、多様な検出環境に対応できる。しかし、半導体デバイスが水素を検知する機構は、未だに解明されていない。申請者等はこれまでの研究で、電極／酸化膜界面での水素原子の帯電が鍵となることを明らかにしてきた。本研究では、未だに不明な水素検知機構の解明を行うと同時に、得られた知見を活用して、窒化物半導体素子を用いた水素センサの界面構造を最適化することによって素子の高性能化を行うと同時に、半導体デバイス物理の基礎構築を目標としている。本年は、バルクGaN基板を用いた縦型のPt/GaNショットキーダイオードを作製して、水素応答の詳細について電気的測定法を用いて調べた。その結果、以下の２点が明らかになった。１）水素がPt/GaN界面の酸化膜の物性を変化させることによって、素子の電気的特性が変化している可能性が高い、２）デバイスを作製及び保管している時点で既にPt/GaN界面の酸化膜に水素が入り込んでおり、この水素が本来あるべき値から素子の電気的特性を変化させている。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ダイオードの水素応答機構が相当程度明らかになった。
|
| Strategy for Future Research Activity |
電極材料や絶縁膜材料等を変化させ、異なるデバイス構造の素子に対する水素応答機構を評価する。
|
Report
(1 results)
Research Products
(1 results)
