2019 Fiscal Year Annual Research Report
Multi-scale calculations for complex correlation appearing in SiC oxidation and its impact on electronic properties
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18H03770
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
松下 雄一郎 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 特任准教授 (90762336)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
押山 淳 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 特任教授 (80143361)
土方 泰斗 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (70322021)
大島 武 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 上席研究員(定常) (50354949)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | SiC / α-Ga2O3 / 点欠陥 / Pbcセンタ / ダングリングボンド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は以下の大きく4つの成果を得た。
(1) SiC/SiO2界面近傍における残留炭素欠陥の安定性解明。SiC/SiO2界面近傍に残留炭素欠陥が存在していることがSIMS実験により明らかとなってきている。本研究では、界面近傍の残留炭素欠陥の構造安定性を、SiO2側、SiC側、SiC/SiO2界面の3つの領域で調べた。その結果、SiC/SiO2界面における炭素クラスタが安定であることを見出した。
(2) SiC/SiO2界面に存在する炭素ダングリングボンド（Pbcセンタ）の構造同定。最近、EDMRによって界面における炭素ダングリングボンド(Pbcセンタ）の存在が実験によって確認された。しかし、その微視的構造までは未解明であった為、本研究では、第一原理計算に則り、その構造の同定を行なった。その結果、PbcセンタはSiC/SiO2界面に存在する炭素アドアトムであることがわかった。
(3) α-Ga2O3中の点欠陥安定性解明。α-Ga2O3は次世代パワー半導体として注目を集めている一方、その点欠陥のエネルギー安定性はこれまで調べられてこなかった。本研究では、α-Ga2O3中の点欠陥の安定性をHSE近似と点電荷補正を行なった高精度計算により、詳細に調べた。その結果、フェルミエネルギーが価電子帯に近づく（p型化する）と、点欠陥の生成エネルギーが負となり、自発的な点欠陥生成が生じることを見出した。
(4) SiCやGaNの2軸ひずみに対する電子物性の影響解明。歪みはあらゆる異種物質界面において生じる物理現象であり、その歪に対する電子物性への影響解明はデバイス作成に向けて重要な課題である。本研究では、第一原理計算に則り、その影響解明を行なった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画にはなかった実験とのコラボレーションがスタートし、理論計算とその実験による確認が進んでいる点。また、近い内に、本研究課題の目的であった、界面準位低減の酸化法の開発に目処がつきつつある点。これらの大きな進展から、当初の計画以上の進展が得られた為。
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| Strategy for Future Research Activity |
以下の研究課題を進める。
(1) 界面欠陥準位の少ないSiC酸化膜形成法の提案と実験による実証
(2) 界面窒化処理の微視的解明
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Research Products
(52 results)
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[Presentation] Microscopic Reason for the Leakage Current due to the Mg-Attached Dislocation in GaN2019
Author(s)
T. Nakano, K. Chokawa, Y. Harashima, M. Araidai, K. Shiraishi, A. Oshiyama, A. Kusaba, Y. Kangawa, A. Tanaka, Y. Honda, H. Amano
Organizer
International Conference on Solid State Devices and Materials
Int'l Joint Research
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[Presentation] SiC デバイス内に作製したシリコン空孔の光・電気同時励起時における光学特性2019
Author(s)
山﨑 雄一, 千葉 陽史, 佐藤 真一郎, 牧野 高紘, 山田 尚人, 佐藤 隆博, 土方 泰斗, 児嶋 一聡, 土田 秀一, 星乃 紀博, 大島 武
Organizer
応用物理学会 先進パワー半導体分科会 第6回講演会
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[Presentation] Optically detected magnetic resonance study of 3D arrayed silicon vacancies in SiC pn diodes2019
Author(s)
Y. Yamazaki, Y. Chiba, S.-I. Sato, T. Makino, N. Yamada, T. Satoh, K. Kojima, Y. Hijikata, H. Tsuchida, N. Hoshino, T. Ohshima
Organizer
International Conference on Silicon Carbide and Related Materials 2019 (ICSCRM2019)
Int'l Joint Research
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[Presentation] SiCデバイス内の3次元配列シリコン空孔を用いた光検出磁場共鳴測定2019
Author(s)
山﨑 雄一, 千葉 陽史, 佐藤 真一郎, 牧野 高紘, 山田 尚人, 佐藤 隆博, 土方 泰斗, 児嶋 一聡, 土田 秀一, 星乃 紀博, 大島 武
Organizer
2019年 第80回応用物理学会秋季学術講演会
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