2015 Fiscal Year Annual Research Report
高圧水中レーザーアニールによる窒化ガリウム超臨界水低温酸化手法の創出
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15K13955
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
堀田 昌宏 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50549988)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | レーザーアニール / 窒化ガリウム / 絶縁膜 / MIS界面 / 超臨界水 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ワイドギャップ半導体である窒化ガリウム(GaN)は次世代半導体パワーデバイス用材料として有望視されている．GaNを用いたAlGaN/GaNヘテロ接合型電界効果トランジスタパワーデバイスを実現する上で，良好な金属-絶縁体-半導体(MIS)界面の開発が鍵となっている．GaNにおいてMIS界面形成手法のひとつとして，GaNを直接酸化し酸化ガリウム(GaO)を形成する手法が挙げられる．本研究では，これまで種々の研究が行なわれてきたGaN熱酸化によるGaO形成に加えて，独自に考案した「高圧水中レーザーアニールによる超臨界水処理」により，GaNを酸化させ良好なGaO/GaN界面を形成すること，および他の方法で形成したGaO/GaN界面の特性を改善することに取り組んだ．
まず，高圧において水中レーザーアニールを行うため，装置の設計・作製から取り組んだ．水の超臨界状態の実現に必要となる圧力を印加した上で，GaN試料に対して，深紫外レーザーの照射を可能とするチャンバーの作製を行った．また，実際にGaN試料を導入しレーザーアニールを実施した．GaN試料に対する高圧水中レーザーアニールの効果については，現在検討中である．
また，レーザーアニール装置の作製と並行して，レーザーアニールではなく，通常の加熱加圧装置によって超臨界状態を実現し，GaN試料へ超臨界水処理を行いその効果の検討を行った．この実験は，最終的にレーザーアニールによる超臨界水処理を実現した場合において，その効果の比較検討を行うにあたって必須のものである．すでに報告されている内容と異なり，超臨界水処理によって，GaN上へ直接GaOを形成するのは困難であることが分かった．また，熱酸化により形成したGaO/GaN構造に対して，超臨界水処理を行うことで，界面および絶縁膜を改質する効果があることが分かった．
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