2018 Fiscal Year Annual Research Report
Correlation between deep-level defects and turn-on switching characteristics in AlGaN/GaN hetero-structures grown on Si substrates
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16K06276
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| Research Institution | Chubu University |
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Principal Investigator |
中野 由崇 中部大学, 工学部, 教授 (60394722)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | AlGaN/GaNヘテロ構造 / Si基板 / SiC層 / 炭素ドーピング / スイッチング特性 / 熱的安定性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Si基板上にMOCVD結晶成長したAlGaN/GaN/GaN:Cヘテロ構造は低コスト化・大面積化に適しており、そのヘテロ界面に形成される2次元電子ガスを利用した次世代型高周波パワーデバイス用基板として期待されている。これらのヘテロ構造はGaN:C層の高抵抗化によりGaNバッファ層における縦方向リーク電流を低減できる反面、炭素関連の深い欠陥準位が形成されることでターンオン時のスイッチング特性が極めて遅くなるバルク起因の電流コラプス現象を誘発しやすいことをオフストレス電圧印加後のターンオン容量回復特性評価から系統的に確認してきた。また、メルトバックエッチング耐性及びGaNとの格子整合性に優れた3C-SiC層をヘテロエピタキシャル成長させたSi基板上に形成したAlGaN/GaN/GaN:Cヘテロ構造はGaN:C層の炭素ドーピング量に関わらずオフストレス電圧印加後のターンオン時のスイッチング特性が速くなることも見出してきた。本年度は、3C-SiC/Si基板上AlGaN/GaN/GaN:Cヘテロ構造のターンオン容量回復特性の熱的安定性評価を行い、バルク起因の電流コラプス現象に対する3C-SiC層の効果を検討した。3C-SiC層の有無に関わらず、どちらの基板でも、窒素中150℃アニールではターンオン容量は早く回復するが、空気中150℃アニールではターンオン容量回復は遅くなった。ただし、3C-SiC層がある場合、特性劣化が大きく抑制されていることを確認した。したがって、3C-SiC/Si基板上に作製したAlGaN/GaN/GaN:Cヘテロ構造では、オフストレス電圧印加中に炭素関連の深い欠陥準位によりGaN:C層中に捕獲・蓄積された負電荷がターンオン状態でGaN:C層/窒化物バッファ層界面からのホール注入により電荷中和されやすいこと及びこのホール注入界面が熱的に安定であることが示唆された。
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