| Project/Area Number |
23K26556
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| Project/Area Number (Other) |
23H01863 (2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 30010:Crystal engineering-related
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
奥村 宏典 筑波大学, 数理物質系, 助教 (80756750)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀田 昌宏 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (50549988)
井村 将隆 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 (80465971)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000)
Fiscal Year 2026: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2025: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
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| Keywords | パワーデバイス / 窒化物半導体 / 高温デバイス / ワイドギャップ半導体 / 縦型デバイス / AlN / 高品質結晶成長 / MOCVD / 導電性 / ヘテロエピタキシャル成長 / 不純物ドーピング / 縦型素子 |
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| Outline of Research at the Start |
低炭素社会に向けて、低損失かつ高出力素子普及の社会的要請が高まっている。窒化アルミニウム(AlN)は絶縁破壊電界強度が最も大きい半導体であり、高耐圧AlN素子の作製は、半導体素子の性能限界への探求に繋がる。しかし、報告されているAlN素子は横型構造に限られており、AlN本来の性能が発揮できていない。本研究では、縦型AlN素子の動作実現に向けた作製技術を確立する。独自の手法としてAlN結晶の性質に着目し、接合バリアショットキーダイオードを作製する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
低炭素社会に向けて、低損失かつ高出力素子普及の社会的要請が高まっている。応募者は、
窒化アルミニウム(AlN)をチャネルに用いたトランジスタの世界初動作に成功している。AlNは絶縁破壊電界強度(Ec)が最も大きい半導体であり、高耐圧AlN素子の作製は、半導体素子の性能限界への探求に繋がる。しかし、AlN基板が高抵抗であるため、報告されているAlN素子は横型構造に限られており、AlN本来の性能が発揮できていない。本研究では、縦型AlN素子の動作実現に向けた作製技術を確立する。
本研究では、高品質結晶成長、幅広いドナーとアクセプタ濃度制御、金属/AlN界面の構造制御といった縦型AlN素子作製の要素技術を確立しつつ、実際にAlN素子を動作させる。縦型AlN素子の動作実現のために、導電性高品質AlN結晶成長を段階的に進める。つくばエリアの共用設備環境を最大限に活用して、耐圧10 kV以上かつオン抵抗1mΩcm2以下の特性を持つ素子実現を目指す。
以下に本年度に得られた成果をまとめる。
(1)有機金属気相成長法によるAlN結晶成長を行った。異種基板上に薄膜AlN成長を行ったところ、クラックのない膜を得ることができた。
(2)AlN層中にSiドナーを添加した。Si流量を300 sccmから500 sccmの間で制御したところ、導電性のAlN層を得ることに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初、低転位密度かる高電子濃度を有するn型AlN成長を行う予定であった。
本年度は、AlN層の高品質化とSiドナー添加により、導電性AlNを得ることに成功した。当初の研究計画と方向に基づき、おおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の研究計画にあった、縦型AlNショットキー障壁ダイオードの作製を行う。今回得られた高品質n型AlN成長技術により、縦型AlN素子の世界初動作が期待できる。
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