2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of an optically-gated GaN power device
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18K04281
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| Research Institution | Oita University |
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Principal Investigator |
大森 雅登 大分大学, 理工学部, 准教授 (70454444)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 窒化ガリウム / GaN / フォトトランジスタ / パワーデバイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、光でゲート制御するGaN縦型パワートランジスタを実現するため、GaN自立基板を用いたフォトトランジスタ構造素子の作製とその特性評価を行うことを目的として研究を行ってきた。令和２年度では、令和元年度に作製したプロトタイプのフォトトランジスタ素子の電流電圧特性や光照射特性などの評価結果をもとに，素子の設計を改良するとともに，新しい素子の作製を行った。よりオン抵抗を低減させるためにp型ベース層の厚さはプロトタイプ素子の2μmから1μmへと薄くし，耐圧1kVを目標にn型ドリフト層の厚さを10μmと厚くした。また，高耐圧化のためドライエッチングにて素子の外周を5μm程度掘り抜きメサ状にアイソレートさせた。作製した素子の電流電圧特性の測定結果から，耐圧はおよそ450Vと低かったが，これはGaN基板の転移の影響やエッチングしたメサ壁面への電流リークの可能性が考えられる。この改善は今後の課題となる。この素子を用いて波長325nmのHe-Cdレーザーの照射による電流電圧特性を測定したところ，光強度密度約15kW/cm2にてオン抵抗22mΩcm2を得た。これは市販されている一般的なSiCパタートランジスタの数mΩcm2と比較するとまだ高いが，素子設計や入射光波長，光強度の最適化により改善の余地はまだ十分あると考えられる。光を照射していないときの暗電流と照射時の電流を比較したON/OFF比は６桁以上と十分高いものが得られた。今後の展開としては，レーザーではなくLEDを用いたスイッチングを行うために，長波長の光でも吸収可能なInGaN層の導入や，イオン注入層の欠陥回復のための超高圧アニールなどを検討していく。
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