2016 Fiscal Year Research-status Report
窒化物／酸化物積層構造による強誘電体特性の発現とダイヤモンドFETへの応用
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16K06330
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
井村 将隆 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主任研究員 (80465971)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 電子デバイス・電子機器 / 高周波パワーデバイス / 電界効果トランジスタ / ダイヤモンド / ノーマリオフ型 / 窒化アルミニウム / 酸化アルミニウム / 有機金属化合物気相成長法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、超高速・大電流・高耐圧・高温動作ダイヤモンド電界効果トランジスタ(FET)の開発を試みている。ゲート絶縁膜として窒化アルミニウム(AlN)及び窒化アルミニウム(AlN)／アルミナ(Al2O3)積層構造を選定し、水素終端ダイヤモンド表面に誘起される正孔伝導層をFETのチャネルとして用いている。各絶縁膜材料の成長方法は、有機金属化合物気相成長(MOVPE)法、原子層体積成長(ALD)法、超高真空スパッタ法を用いた。
平成28年度において申請者は、MOVPE法の結晶成長条件の最適化を行うことで、単結晶AlN/ダイヤモンドヘテロ構造を形成することに成功した。また同時にAlN/ダイヤモンドヘテロ接合界面に10E14㎝^-2の正孔伝導層が得られることを発見し、新規ダイヤモンドFETの開発の道筋を立てた。また並行してAlN/Al2O3/ダイヤモンドヘテロ構造FETの試作検討を行った。AlN(25 nm)/Al2O3(5 nm)/ダイヤモンドヘテロ構造FET(Lg=4 um, Lgd=24 um)構造を試作し、FET特性を評価した結果、最大ドレイン電流-113 mA/mm、耐圧-247.4Vの値であることが明らかとなった。
AlN/Al2O3積層構造における強誘電体特性の発現に関しては、超高真空スパッタ法により堆積させたAlNの質によって変化することが明らかとなってきており、結晶欠陥(固定電荷)の多いAlNが影響していると考えられる。しかしながら、静電容量-電圧(C-V)測定の評価の際、結晶欠陥(固定電荷)の多いAlNをどのように解析に組み込むかが重要であり、未解決の課題である。
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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
本研究において申請者は、AlNを用いた新規ダイヤモンドFETの開発の道筋を立て、並行してAlN/Al2O3/ダイヤモンドヘテロ構造FETの試作検討を行った。そのため、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
H29年度では、引き続きAlN/ダイヤモンドFET、AlN/Al2O3/ダイヤモンドFETの開発を行う。AlN/Al2O3積層構造における強誘電体特性の発現に関しては、超高真空スパッタ法により堆積させたAlNの質によって変化することが明らかとなってきており、結晶欠陥(固定電荷)の多いAlNが影響していると考えられる。そのためH29年度にて本内容も詳細に解析予定である。また静電容量-電圧(C-V)測定の評価の際、結晶欠陥(固定電荷)の多いAlNをどのように解析に組み込むかが重要になると考えられる。
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Research Products
(9 results)
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[Journal Article] Surface and bulk electronic structures of heavily Mg-doped InN epilayer by hard X-ray photoelectron spectroscopy2017
Author(s)
M. Imura, S. Tsuda, T. Nagata, R.G. Banal, H. Yoshikawa, A. Yang, Y. Yamashita, K. Kobayashi, T. Yamaguchi, M. Kaneko, N. Uematsu, K. Wang, T. Araki, and Y. Nanishi
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Journal Title
Journal of Applied Physics
Volume: 121
Pages: 095703
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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