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2006 Fiscal Year Annual Research Report

PN接合GaN低リーク高耐圧ダイオードの研究

Research Project

Project/Area Number 17560307
Research InstitutionUniversity of Fukui

Principal Investigator

葛原 正明  福井大学, 工学研究科, 教授 (20377469)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山本 あき勇  福井大学, 工学研究科, 教授 (90210517)
橋本 明弘  福井大学, 工学研究科, 助教授 (10251985)
Keywords窒化物半導体 / pn接合 / ダイオード / 電界効果トランジスタ / GaN / p形半導体 / 耐圧 / オン抵抗
Research Abstract

本研究では、窒化物半導体を用いた大電力スイッチング素子や電界効果トランジスタへの応用を目指し、高濃度のp形GaNの作製に関する研究を行った。また、実際にpn接合ダイオードを試作し電気的特性の評価を行った。
高濃度p形GaNを形成する方法として、MOVPE法による不純物ドーピング後の熱処理を検討した。実験には、サファイア基板上に濃度の異なるMgを添加したGaN(厚さ850nm)を用いた。このサンプルを赤外線加熱の熱処理装置を用いて熱処理時間と熱処理温度をパラメータとして短時間熱処理し、得られたp形GaNの電気的特性を評価した。室温におけるHall測定の結果、Mg添加量が1.25〜5x10^<17>cm^<-3>のいずれのサンプルにおいても短時間熱処理により最高正孔濃度として約8x10^<17>cm^<-3>が得られることが判った。また、Mg濃度の高いサンプルほど、低温の熱処理で上記の最高正孔濃度が得られ、熱処理温度が高すぎると却って正孔濃度が低下する現象が見られた。Mg不純物の活性化エネルギーは120-140meVと深いため、室温で約8x10^<17>cm^<-3>の正孔濃度を示すサンプルは、200℃程度の高温では、1x10^<19>cm^<-3>以上の正孔濃度を示した。このことは、最適熱処理されたサンプルでは、導入されたMg不純物が皿族サイトに置換していることを示すものである。一方、最適温度以上の高温で熱処理したサンプルについて正孔濃度の温度依存性を解析したところ、高温熱処理によりドナー濃度の増加が示唆された。すなわち、Mg不純物濃度の高いサンプルを高温で熱処理すると、Mgに関与したドナー準位が生成され、逆に正孔濃度が減少したものと説明できることが判った。
上記結果に基きpn接合ダイオードを試作した。Mg添加量1x10^<19>cm^<-3>のp形GaNとSi添加のn形GaN(n=5x10^<17>cm^<-3>)から成るpn接合を試作したところ、室温で逆方向耐圧116V、250℃では耐圧120Vの良好な特性が得られた。

  • Research Products

    (7 results)

All 2007 2006

All Journal Article (6 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] 窒化物半導体トランジスタの現状と課題2007

    • Author(s)
      葛原正明
    • Journal Title

      信学技報 Vol.106 No.544

      Pages: 49-54

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Journal Article] 短時間熱処理により活性化したMg添加GaNの電気的特性2007

    • Author(s)
      伊藤修一 他6名
    • Journal Title

      第54回応用物理学関係連合講演会講演予稿集 No.3

      Pages: 1487

  • [Journal Article] AlGaN/GaN HEMTのエンハンスメント動作の検討2006

    • Author(s)
      高桑陽一, 西田猛利, 葛原正明
    • Journal Title

      信学技報 Vol.106 No.93

      Pages: 23-26

  • [Journal Article] GaAs系HEMTのソース抵抗解析2006

    • Author(s)
      齋藤弘志, 伊藤修一, 葛原正明
    • Journal Title

      信学技報 Vol.106 No.93

      Pages: 47-50

  • [Journal Article] Theoretical Analysis of Enhancement-Mode AlGaN/GaN HEMTs2006

    • Author(s)
      T.Nishida, Y.Takakuwa, M.Kuzuhara
    • Journal Title

      2006 Int'l Meeting for Future of Electron Devices, Kansai Digest

      Pages: 77-78

  • [Journal Article] Direct Calculation of Source Parasitic Resistance in AlGaAs/GaAs HEMTs2006

    • Author(s)
      H.Saito, S.Ito, M.Kuzuhara
    • Journal Title

      2006 Int'l Conf. Solid State Devices and Materials Extended Abstracts

      Pages: 622-623

  • [Book] 高周波半導体材料・デバイスの新展開2006

    • Author(s)
      葛原正明 他
    • Total Pages
      11
    • Publisher
      シーエムシー出版

URL: 

Published: 2008-05-08   Modified: 2016-04-21  

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