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2020 Fiscal Year Annual Research Report

Two-dimensional characterization of an initial stage of the degradation of metal/semiconductor interfaces by using scanning internal photoemission microscopy with near-ultra-violet light

Research Project

Project/Area Number 18K04228
Research InstitutionUniversity of Fukui

Principal Investigator

塩島 謙次  福井大学, 学術研究院工学系部門, 教授 (70432151)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 橋本 明弘  福井大学, 学術研究院工学系部門, 教授 (10251985)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Keywordsショットキー電極 / 界面顕微光応答法 / GaN / 耐圧評価 / SiC / α-Ga2O3
Outline of Annual Research Achievements

最終年度は3種類のGaN上に形成した電極の評価を行った。(1)表面処理の異なる3種類の電極(無処理、アンモニア処理、塩酸処理)に対して400度Cの熱処理を行うことにより、アンモニア処理試料が良好な均一性を保ち、理想的な電圧ー電流特性を示すことを明らかにした。(2)ナノインクを用いて印刷法により形成したNi電極はAgの場合よりGaN表面に広がりよく塗布され、500度Cの熱処理で均一な界面が形成されることを可視化した。(3)電気化学的にウエットエッチングしたGaN表面の評価では、電解液の違いにより光電流の変化量が異なることを見出した。また、AlGaN/GaN HEMT構造に対しリセスエッチングした場合では、チャネルの空乏化を電流像として捉えることができた。これらの結果は本研究課題が提案した界面顕微光応答法の有効性を実証したものである。
研究成果の論文化においては、SiC結晶の表面欠陥2次元評価、電気化学エッチングしたGaN表面の評価、ファセット成長したGaN基板に形成した電極の耐圧評価、p-GaN電極のMg濃度依存性評価における光電流測定の有効性の4件が採択されただけでなく、これまでのマッピング評価の成果をレビューした解説論文も1件採択された。
グラフェン上におけるGaN、及びSi成長については、多機能2次元構造形成におけるグラフェン化過程について初期AlN層数とグラフェン化条件との関連性を明らかにした。
研究期間全体の成果をまとめると、本研究のコアである界面顕微光応答法に近紫外光励起の機構を付け加える提案は、高電圧印加による劣化の原因となるGaN結晶欠陥を特定することに成功した。波及効果として、表面損傷、表面溶液処理の違い、熱処理の影響に対しても有効であることも示した。また、SiC、α-Ga2O3にも本手法が応用できることも実証し、当初の目的以上の成果を残したと考えられる。

  • Research Products

    (35 results)

All 2021 2020 Other

All Journal Article (15 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Peer Reviewed: 15 results,  Open Access: 1 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Mapping of photo-electrochemical etched Ni/GaN Schottky contacts using scanning internal photoemission microscopy?comparison between n- and p-type GaN samples2021

    • Author(s)
      Matsuda Ryo、Horikiri Fumimasa、Narita Yoshinobu、Yoshida Takehiro、Fukuhara Noboru、Mishima Tomoyoshi、Shiojima Kenji
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 60 Pages: SBBD12 (7頁)

    • DOI

      10.35848/1347-4065/abdf21

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Mapping of n-GaN Schottky contacts formed on facet-growth substrates using near-ultraviolet scanning internal photoemission microscopy2021

    • Author(s)
      Shiojima Kenji、Maeda Masataka、Kurihara Kaori
    • Journal Title

      Semiconductor Science and Technology

      Volume: 36 Pages: 034007 (9頁)

    • DOI

      10.1088/1361-6641/abdd09

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] RF-MBE growth and orientation control of GaN on epitaxial graphene2021

    • Author(s)
      Bhuiyan Ashraful G.、Kamada Yuta、Islam Md. Sherajul、Syamoto Riku、Ishimaru Daiki、Hashimoto Akihiro
    • Journal Title

      Results in Physics

      Volume: 20 Pages: 103714~103714

    • DOI

      10.1016/j.rinp.2020.103714

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Growth of single crystalline Si on graphene using RF-MBE: Orientation control with an AlN interface layer2021

    • Author(s)
      Bhuiyan Ashraful G.、Terai Taiji、Katsuzaki Tomohiro、Takeda Naoki、Hashimoto Akihiro
    • Journal Title

      Applied Surface Science

      Volume: 548 Pages: 149295~149295

    • DOI

      10.1016/j.apsusc.2021.149295

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Mapping of large structural defects in SiC Schottky contacts using internal photoemission microscopy2020

    • Author(s)
      Shiojima Kenji、Kato Masashi
    • Journal Title

      Materials Science in Semiconductor Processing

      Volume: 118 Pages: 105182 (12頁)

    • DOI

      10.1016/j.mssp.2020.105182

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Mg-Doping-Concentration Dependence for Ni/p-GaN Schottky Contacts2020

    • Author(s)
      SHIOJIMA Kenji
    • Journal Title

      Journal of the Society of Materials Science, Japan

      Volume: 69 Pages: 717~720

    • DOI

      10.2472/jsms.69.717

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Two-Dimensional Characterization of Wide-Bandgap Materials and Contact Interfaces by Using Scanning Internal Photoemission Microscopy2020

    • Author(s)
      SHIOJIMA Kenji
    • Journal Title

      Journal of the Society of Materials Science, Japan

      Volume: 69 Pages: 837~842

    • DOI

      10.2472/jsms.69.837

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Molecular beam epitaxy of InAlN alloys in the whole compositional range2020

    • Author(s)
      Bhuiyan Ashraful G.、Islam Md. Sherajul、Hashimoto Akihiro
    • Journal Title

      AIP Advances

      Volume: 10 Pages: 015053~015053

    • DOI

      10.1063/1.5139974

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Molecular dynamics study of thermal transport in single-layer silicon carbide nanoribbons2020

    • Author(s)
      Islam Md. Sherajul、Islam A. S. M. Jannatul、Mahamud Orin、Saha Arnab、Ferdous Naim、Park Jeongwon、Hashimoto Akihiro
    • Journal Title

      AIP Advances

      Volume: 10 Pages: 015117~015117

    • DOI

      10.1063/1.5131296

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Interlayer vacancy effects on the phonon modes in AB stacked bilayer graphene nanoribbon2020

    • Author(s)
      Anindya Khalid N.、Islam Md Sherajul、Park Jeongwon、Bhuiyan Ashraful G.、Hashimoto Akihiro
    • Journal Title

      Current Applied Physics

      Volume: 20 Pages: 572~581

    • DOI

      10.1016/j.cap.2020.02.006

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] RF-MBE and MOVPE InxGa1-xN films over the entire composition range: A study on growth method dependence2020

    • Author(s)
      Bhuiyan Ashraful G.、Islam Md. Sherajul、Hironaga Daizo、Hashimoto Akihiro
    • Journal Title

      Superlattices and Microstructures

      Volume: 140 Pages: 106448~106448

    • DOI

      10.1016/j.spmi.2020.106448

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Vacancy-induced thermal transport in two-dimensional silicon carbide: a reverse non-equilibrium molecular dynamics study2020

    • Author(s)
      Islam A. S. M. Jannatul、Islam Md. Sherajul、Ferdous Naim、Park Jeongwon、Hashimoto Akihiro
    • Journal Title

      Physical Chemistry Chemical Physics

      Volume: 22 Pages: 13592~13602

    • DOI

      10.1039/D0CP00990C

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Phonon localization in single wall carbon nanotube: Combined effect of 13C isotope and vacancies2020

    • Author(s)
      Islam Md. Sherajul、Howlader Ashraful Hossain、Anindya Khalid N.、Zheng Rongkun、Park Jeongwon、Hashimoto Akihiro
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 128 Pages: 045108~045108

    • DOI

      10.1063/5.0011810

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Behaviour of Raman B1 (high) mode and evaluation of crystalline quality in the InxGa1?xN alloys grown by RF-MBE2020

    • Author(s)
      Bhuiyan Ashraful G、Kuroda Kenji、Islam Md Sherajul、Hashimoto Akihiro
    • Journal Title

      Bulletin of Materials Science

      Volume: 43 Pages: 278(7頁)

    • DOI

      10.1007/s12034-020-02252-x

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Combined effect of 13C isotope and vacancies on the phonon properties in AB stacked bilayer graphene2020

    • Author(s)
      Anindya Khalid N.、Islam Md. Sherajul、Hashimoto Akihiro、Park Jeongwon
    • Journal Title

      Carbon

      Volume: 168 Pages: 22~31

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2020.06.059

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Characterization of Au/Ni/n-GaN Schottky Contacts with Different Surface Treatments2021

    • Author(s)
      Kenji Shiojima, Ryo Tanaka, Shinya Takashima, Katsunori Ueno and Masaharu Edo
    • Organizer
      13th International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applicationa for Nitrides and Nanomaterials (ISPlasma 2021)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Niナノインクを用いて印刷法で形成したn-GaNショットキー接触の二次元評価2021

    • Author(s)
      川角優斗,安井悠人,柏木行康,玉井聡行,塩島謙次
    • Organizer
      応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] 多機能2次元構造作製におけるエピタキシャルグラフェン形成過程2021

    • Author(s)
      社本 利玖、勝崎 友裕、水野 裕介、橋本 明弘
    • Organizer
      応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] ポーラスエピタキシャルグラフェン形成におけるSiC表面構造の影響2021

    • Author(s)
      平井 瑠一、山下 雄大、橋本 明弘
    • Organizer
      応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] Mapping of Photoelectrochemical Etched Ni/GaN Schottky Contacts Using Scanning Internal Photoemission Microscopy -- Comparison between n- and p-type GaN samples -2020

    • Author(s)
      Ryo Matsuda, Fumimasa Horikiri, Yoshinobu Narita, Takehiro Yoshida, Noboru Fukuhara, Tomoyoshi Mishima, Kenji Shiojima
    • Organizer
      International conference on Solid State Devices and Materials 2020 (SSDM2020)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Two-Dimensional Characterization of n-GaN Schottky Contacts Printed by Using Ni Nanoink2020

    • Author(s)
      Kenji Shiojima, Yuto Kawasumi, Yuto Yasui, Yukiyasu Kashiwagi, Toshiyuki Tamai
    • Organizer
      International conference on Solid State Devices and Materials 2020 (SSDM2020)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 界面顕微光応答法による表面処理の異なるAu/Ni/n-GaNショットキー電極の評価2020

    • Author(s)
      塩島 謙次、田中 亮、高島 信也、上野 勝典、江戸 雅晴
    • Organizer
      応用物理学秋季学術講演会
  • [Presentation] 界面顕微応答法を用いたInAlN-HEMT構造上のショットキー電極の2次元評価2020

    • Author(s)
      内田 昌宏、川角 優斗、西村 一巳、渡邉 則之、塩島 謙次
    • Organizer
      応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] コンタクトレス光電気化学エッチングしたNi/n-GaNショットキーの評価 --電解液による違い--2020

    • Author(s)
      松田 陵、堀切 文正、福原 昇、成田 好伸、吉田 丈洋、三島 友義、塩島 謙次
    • Organizer
      応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] 界面光顕微応答法によるゲートリセスPECエッチングしたAlGaN/GaN HEMT構造の二次元評価2020

    • Author(s)
      川角 優斗、堀切 文正、福原 昇、塩島 謙次
    • Organizer
      応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] 界面顕微光応答法によるn-GaN上に印刷法で形成したNi,Agショットキー接触の二次元評価2020

    • Author(s)
      川角優斗、安井悠人、柏木行康、玉井聡行、塩島謙次
    • Organizer
      令和2年度第3回半導体エレクトロニクス部門委員会第2回研究会
  • [Presentation] 界面顕微光応答法を用いた光電気化学エッチングしたNi/GaNショットキーの2次元評価-n形とp形の比較-2020

    • Author(s)
      松田 陵、堀切 文正、成田 好伸、吉田 丈洋、福原 昇、三島 友義、塩島 謙次
    • Organizer
      電子情報通信学会電子部品・電子デバイス(ED)研究会
  • [Presentation] Niナノインクを用いた印刷法で形成したn-GaNショットキー接触の二次元評価2020

    • Author(s)
      川角優斗、安井悠人、柏木行康、玉井聡行、塩島謙次
    • Organizer
      電子情報通信学会電子部品・電子デバイス(ED)研究会
  • [Presentation] 界面顕微光応答法による2段階フォトンアップコンバージョン太陽電池の二次元評価2020

    • Author(s)
      平野智也, 朝日重雄, 喜多隆, 塩島謙次
    • Organizer
      令和2年度第4回半導体エレクトロニクス部門委員会第3回研究会
  • [Presentation] H2エッチングSiC表面の微細孔形成2020

    • Author(s)
      平井 瑠一、社本 利玖、山下 雄大、橋本 明弘
    • Organizer
      応用物理学秋季学術講演会
  • [Presentation] Si薄膜成長へ向けたエピタキシャルグラフェンの表面改質2020

    • Author(s)
      勝崎 友裕、社本 利玖、平井 瑠一、橋本 明弘
    • Organizer
      応用物理学秋季学術講演会
  • [Presentation] 多機能2次元構造を用いたエピタキシャルグラフェン上GaN成長2020

    • Author(s)
      社本 利玖、平井 瑠一、勝崎 友裕、橋本 明弘
    • Organizer
      応用物理学秋季学術講演会
  • [Presentation] 修復された多機能2次元構造を用いたGaN成長2020

    • Author(s)
      水野 裕介、社本 利玖、勝崎 友裕、橋本 明弘
    • Organizer
      応用物理学秋季学術講演会
  • [Book] Control of Semiconductor Interfaces2020

    • Author(s)
      Kenji Shiojima, Katsuyoshi Washio, Seiichi Miyazaki, Hiroo Omi, Giuliana Impellizzeri
    • Total Pages
      約130ページ(DVD版の為、ページは概算)
    • Publisher
      Materials Science in Semiconductor Processing
  • [Remarks] 電子物性講座半導体表面界面(塩島)研究室のホームページ

    • URL

      http://fuee.u-fukui.ac.jp/~shiojima/integrated.html

URL: 

Published: 2021-12-27  

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