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Extremely high density carrier doping mechanism on diamond and application to the next generation devices

Research Project

Project/Area Number 24360124
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypePartial Multi-year Fund
Section一般
Research Field Electronic materials/Electric materials
Research InstitutionSaga University

Principal Investigator

KASU Makoto  佐賀大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50393731)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) SHIRAISHI Kenji  名古屋大学, 大学院工学研究科, 教授 (20334039)
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥19,370,000 (Direct Cost: ¥14,900,000、Indirect Cost: ¥4,470,000)
Fiscal Year 2014: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2013: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2012: ¥14,430,000 (Direct Cost: ¥11,100,000、Indirect Cost: ¥3,330,000)
Keywordsダイヤモンド / キャリア伝導 / 電子電気材料 / 結晶工学 / 電気・電子材料 / 半導体 / 酸化物 / 窒化物
Outline of Final Research Achievements

We investigated high-density hole carrier generation mechanism. First, we found NO2 adsorption on diamond surface results in hole doping, and obtained extremely high hole density. Next, we found that Al2O3 deposited by ALD stabilizes hole channel, and thermally stable FET operation. Next, by synchrotron YPS/UPS, we found O-related surface states and determined the band diagram. Next, by C-V measurements, we determined surface charge and state densities. From the first-principle calculations, w proposed the NO2-related SOMO model to explain the hole doping. By these technologies, we obtained world-high-level RF and DC FET characteristics.

Report

(4 results)
  • 2014 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (76 results)

All 2015 2014 2013 2012 Other

All Journal Article (13 results) (of which Peer Reviewed: 13 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (58 results) (of which Invited: 8 results) Book (1 results) Remarks (4 results)

  • [Journal Article] Synchrotron X-ray topography of dislocations in high-pressure high-temperature-grown2014

    • Author(s)
      M. Kasu, R. Murakami, S. Masuya, K. Harada, and H. Sumiya
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 7 Issue: 12 Pages: 125501-125501

    • DOI

      10.7567/apex.7.125501

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    • Author(s)
      T. Oishi, Y. Koga, K. Harada, M. Kasu
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 8 Issue: 3 Pages: 031101-031101

    • DOI

      10.7567/apex.8.031101

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    • Author(s)
      K. Takahashi, M. Imamura, K. Hirama, and M. Kasu
    • Journal Title

      APPLIED PHYSICS LETTERS

      Volume: 104 Issue: 7 Pages: 72101-72101

    • DOI

      10.1063/1.4865929

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    • Author(s)
      H. Sato and M. Kasu
    • Journal Title

      Diamond and Related Materials

      Volume: 31 Pages: 47-49

    • DOI

      10.1016/j.diamond.2012.10.007

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      Y. Takagi, K. Shiraishi, M. Kasu, H. Sato
    • Journal Title

      Surface Science

      Volume: 609 Pages: 203-206

    • DOI

      10.1016/j.susc.2012.12.015

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      T. Akasaka, Y. Kobayashi, M. Kasu, H. Yamamoto
    • Journal Title

      Appl. Phys. Express

      Volume: 6 Issue: 10 Pages: 105501-105501

    • DOI

      10.7567/apex.6.105501

    • NAID

      40019840892

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      Volume: 39(招待論文) Pages: 33-43

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      K. Hirama, M. Kasu, and Y. Taniyasu
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      Volume: 33 Issue: 4 Pages: 513-515

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      K. Hirama, H. Sato, Y. Harada, and H. Yamamoto. and M. Kasu
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      IEEE Electroi Device Lett.

      Volume: 33 Issue: 8 Pages: 1111-1113

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      K. Hirama. H. Sato, Y. Harada, H. Yamamoto, and M. Kasu
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      Jpn. J. Appl. Phys

      Volume: 51 Issue: 9R Pages: 90112-90112

    • DOI

      10.1143/jjap.51.090112

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      K. Hirama, Y. Taniyasu, and M.Kasu
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      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 51 Issue: 9R Pages: 90114-90114

    • DOI

      10.1143/jjap.51.090114

    • NAID

      210000141158

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      嘉数誠、佐藤寿志、M. Kubovic
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      表面科学

      Volume: 33(招待論文) Pages: 575-582

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      平塚
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      東京
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      東京
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      The 7th International Symposium on Surface Science
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      松江
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      京都
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      嘉数 誠、村上竜一、桝谷聡士、原田和也、角谷 均
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      札幌
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    • Organizer
      2014年秋季応用物理学会学術講演会
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      札幌
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      2014-09-17 – 2014-09-20
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      札幌
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      Madrid
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      M. Kasu, R. Murakami, S. Masuya, A. Matsunaga, K. Harada, and H. Sumiya
    • Organizer
      International Conference on Diamond and Related Carbons 2014 (ICDCM2014)
    • Place of Presentation
      Madrid
    • Year and Date
      2014-09-07 – 2014-09-11
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      Madrid
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      桝谷聡士、村上竜一、角谷 均、嘉数 誠
    • Organizer
      2014年春季応用物理学会学術講演会
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      相模原
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  • [Presentation] NO2曝露・水素終端ダイヤモンド/Al2O3ヘテロ界面のバンド不連続の放射光XPS/UPS/XANES測定2014

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      嘉数 誠、高橋和敏、今村真幸、平間一行
    • Organizer
      2014年春季応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      相模原
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  • [Presentation] シンクロトロン光・X線トポグラフィー観察を用いた高温高圧合成ダイヤモンド単結晶の転位の同定2014

    • Author(s)
      村上竜一、桝谷聡士、松永晃和、原田和也、角谷 均、嘉数 誠
    • Organizer
      2014年春季応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      相模原
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  • [Presentation] ダイヤモンドへのイオン注入 パワーデバイスを目指して2013

    • Author(s)
      嘉数 誠
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      応用物理学会表面薄膜分科会研究会イオンビームによる界面表面解析特別研究会
    • Place of Presentation
      横浜
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      原田和也、松永晃和、嘉数誠、飯塚和幸、輿公祥、倉又朗人
    • Organizer
      2013年応用物理学会九州支部大会
    • Place of Presentation
      長崎
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  • [Presentation] 高圧高温合成ダイヤモンド単結晶のシンクロトロン光を用いたX線トポグラフィー観察2013

    • Author(s)
      村上 竜一、桝谷 聡士、原田 和也、松永 晃和、嘉数 誠、角谷 均
    • Organizer
      2013年応用物理学会九州支部大会
    • Place of Presentation
      長崎
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  • [Presentation] CVD成長ダイヤモンド単結晶のX線トポグラフィー観察2013

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      桝谷 聡士、村上 竜一、原田 和也、松永 晃和、嘉数誠、角谷均
    • Organizer
      2013年応用物理学会九州支部大会
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      長崎
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      田中 裕之、原田 和也、嘉数 誠
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      2013年応用物理学会九州支部大会
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      長崎
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      平間一行,佐藤寿志,原田裕一,山本秀樹,嘉数誡
    • Organizer
      2013年第60回応用物理学会春季学術講演会、27p-A6-8
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      神奈川工科大学(口頭講演)
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      嘉数誠
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      東京(招待講演)
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      2012-05-31
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      嘉数誠
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      唐津(招待講演)
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      嘉数誠
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      2012年応用物理学会九州支部大会、シンポジウム基調講演
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      佐賀(招待講演)
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      K. Hirama, Y. Taniyasu. and M.Kasu
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      6th International New Diamond and Nano Carbons Conference (NDNC 2012)
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      San Juan, Puerto Rico(招待講演)
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      K. Hirama, H. Sato, and M. Kasu
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      San Juan, Puerto Rico(口頭講演)
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      M. Kasu, K. Hirama. H. Sato, and Y. Harada
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      23rd International Conference on Diamond and Carbon Materials (ICDCM2012)
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      Granada(口頭講演)
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      M. Kasu and H. Sato
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      Granada(口頭講演)
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      嘉数誠、佐藤寿志
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      2012年秋季応用物理学会13P-C12-9
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      愛媛大学(口頭講演)
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      平間一打,佐藤寿志,原田裕一,山本秀樹,嘉数誠
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      2012年秋季応用物理学会13p-C12-10
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      愛媛大学(口頭講演)
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      松永晃和、 村上竜一、 西村健吾、飯塚和幸、 倉又朗人、 増井建和、
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      第42回結晶成長国内会議(NCCG-42)
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      九州大学筑紫キャンパス(ポスター講演)
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      平間、佐藤、原田、山本、嘉数誠、
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      第26回ダイヤモンドシンポジウム、207
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      東京(口頭講演)
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      嘉数誠、佐藤寿志
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      第26回ダイヤモンドシンポジウム301
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      嘉数誠、佐藤寿志
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      嘉数誠
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      東京
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      村上竜一、 嘉数 誠
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      九州シンクロトロン光研究センター・産業総合研究所合同シンポジウム
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      鳥栖
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      電気学会プラズマ研究会
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      村上竜一、嘉数誠、桝谷聡士、原田和也、角谷均
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      表面科学会学術講演会
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      つくば
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      嘉数 誠
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      15
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      技術情報協会
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Published: 2012-04-24   Modified: 2019-07-29  

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