2020 Fiscal Year Annual Research Report
Interface control of heterojunctions including singularity structures for advanced electron devices
| Project Area | Materials Science and Advanced Elecronics created by singularity |
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| Project/Area Number |
16H06421
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
橋詰 保 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 特任教授 (80149898)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
赤澤 正道 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 准教授 (30212400)
佐藤 威友 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 准教授 (50343009)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | GaN / AlGaN / 異種接合 / C-V / 界面準位 / MOS / 電気化学エッチング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
種々の特異構造を内包するGaN系異種接合界面の電気的評価を行い、化学的・構造的・光学的評価と連携させて電子捕獲準位の成因を理解し、混晶異種接合の界面制御に立脚した新機能素子の実現に貢献する。本年度の主な成果を以下にまとめる。
１）分極効果の出現しないm面GaNに原子層堆積法でAl2O3を形成し、MOS構造の界面特性を詳細に評価した。Al2O3堆積直後の状態においても、界面準位密度は比較的低い値を示した。ゲート電極形成後の低温熱処理（PMA処理：300℃）により、界面準位密度は1e10 /cm2/eV台の前半まで低下した。これらの特性は、分極効果のあるc面GaN MOS構造より優れており、m面GaN表面のGa-Nダイマーに基づく表面ボンドモデルで説明可能であることを明らかにした。
２）ペルオキソ硫酸カリウム (K2S2O8)を利用する光電気化学エッチングを通電電極無しのAlGaN/GaNヘテロ構造に適用し、リセスゲート構造のMOS-HEMTを作製した。良好な電流-電圧特性とリセスによるしきい値シフトが観測された。また、しきい値電圧の分散値は20mV以内であり、極めて安定なしきい値電圧制御が可能になった。AlGaN層の膜厚が4.7nmで自動的にエッチング停止することを見出し、しきい値電圧の安定化に寄与しているが明らかになった。
３）高誘電率と化学的安定性を同時に期待できるハフニウム・シリケート (HfSiOx)を絶縁ゲートとしたAlGaN/GaN HEMTを作製した。比較的高い比誘電率 (13.0)を反映した相互コンダクタンスが観測され、また150℃においても、しきい値電圧変動が極めて小さなI-V特性が観測された。さらに、MOSダイオード構造の容量－電圧特性の詳細評価より、HfSiOx/AlGaN界面の電子捕獲準位密度が1e12 /cm2/eV以下であることを明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和2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2年度が最終年度であるため、記入しない。
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