2019 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of low-loss diamond power FET using giant poralization of ferroelectrics
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17H03248
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
川江 健 金沢大学, 電子情報通信学系, 准教授 (30401897)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
徳田 規夫 金沢大学, ナノマテリアル研究所, 教授 (80462860)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 電界効果トランジスタ / ワイドギャップ半導体 / パワーデバイス / ダイヤモンド / 強誘電体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、次世代のパワーデバイス材料であるダイヤモンドの実用化を念頭に置き、本質的な課題である高効率なキャリア誘起に関して強誘電体をゲートとしたFeFET構造の創出を試みた。
低濃度Bドープダイヤモンドをチャネル、有機強誘電体VDF-TrFEをゲートとしたFeFETを作製したところ、良好なエンハンス型のFET動作を確認した。また、室温において同一のバルクチャネルを用いたMES型FETにおいて報告されている値に対して約100倍の電流密度を実現した。この結果は、強誘電体をゲートとする事によりダイヤモンドの深い不純物準位に対しても高効率にキャリア誘起が可能である事を世界で初めて実証したものと言える。
次に、部分O終端構造を有するダイヤモンドをチャネルとしたFeFETにおいて、Vgゼロバイアスでのオフ状態（空乏状態）および約70時間超のオフ状態の保持を確認した。これは、強誘電体ゲートの残留分極によるダイヤモンドFeFET の疑似ノーマリオフ動作化の可能性が示されたと言える。
また、次のステップとして、VDF-TrFEに対して10倍超の分極誘起能を有する非鉛強誘電体BFOをゲートとしたダイヤモンドFETの開発を試みた。現段階では、当該デバイス構造におけるゲート部のリーク電流が大きい為、デバイスの動作検証までは至っていないが、主にプロセス技術の改善により問題解決の可能性は高いと推察される。今後、リーク電流抑制を実現する事により、BFOをゲートとしたMFS型ダイヤモンドFETにおいて室温での高効率なキャリア誘起に基づいた、高いオン電流を有する優れたダイヤモンドFETの実証が可能になるものと期待する。
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| Research Progress Status |
令和元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 |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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