2021 Fiscal Year Annual Research Report
Study on high-voltage and high-power nitrided-based transistor amplifiers operated at quasi-millimeter wave frequencies
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19H00761
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| Research Institution | Kwansei Gakuin University |
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Principal Investigator |
葛原 正明 関西学院大学, 工学部, 教授 (20377469)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
ASUBAR JOEL 福井大学, 学術研究院工学系部門, 准教授 (10574220)
分島 彰男 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80588575)
只友 一行 山口大学, その他部局等, 名誉教授 (10379927)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 準ミリ波 / トランジスタ / 窒化物半導体 / 無線電力伝送 / 電力増幅器 / 破壊電界 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の最終年度として、目標である24GHz帯のGaN-HEMT増幅器の実証に向けた開発を進めた。まず開発した高周波GaN-HEMTの等価回路の高精度化を検討し、特に高周波領域での設計精度を高める新モデルの開発に成功した。この等価回路モデルに基づき、電極パターン設計を行い、数W級のGaN-HEMT増幅器試作用ホトマスクを準備した。また、デバイス基本構造の設計では、従来のショットキーゲートに加えて、利得改善に有効な絶縁ゲート構造GaN-HEMTの高周波評価とその等価回路解析を実施しマスク設計に反映した。さらに新規に評価を始めたミストCVD法Al2O3がしきい値変動や電流漏洩がなく、良好な電気特性が得られることを確認した。プロセス開発では、数W級の高出力化に必須のマルチセル構造を検討し、利得低下を防ぐための空中配線（エアブリッジ）プロセスを開発した。また、電子線露光を用いた0.2ミクロン級ゲートの低抵抗化を検討した。デバイス試作に用いるGaN基板については、研究分担者である山口大から新たな半絶縁性GaN基板の提供を受け、GaN基板の横方向破壊耐圧の評価を行い、1.5MV/cmを超える破壊電界と、2E+9 Ωcm以上の良好な抵抗率を確認した。以上の準備のもと、マルチセル構造の24GHz帯GaN-HEMT増幅器の試作プロセスを実施中である。ただ、電子線露光ゲート形成とエアブリッジ配線のプロセスにおいて、予期せぬ配線不良が生じ現在再試作中である。ただ個別プロセスの検討は順調に進んでおり、計画にやや遅れが生じたが、24GHz帯のGaN-HEMTの高出力特性の実証に向けた試作は順調に進んでいる。本検討を通して、準ミリ波帯（20-30GHz）で動作する出力10W級の高出力GaN-HEMT増幅器開発を成功させ、実用化の拡大が期待される無線電力伝送用の主力素子として新規分野の開拓に貢献したい。
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| Research Progress Status |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Generalized Frequency Dependent Small Signal Model for High Frequency Analysis of AlGaN/GaN MOS-HEMTs2021
Author(s)
A. Jadhav, T. Ozawa, A. Baratov, J. T. Asubar, M. Kuzuhara, A. Wakejima, S. Yamashita, M. Deki, Y. Honda, S. Roy, H. Amano, B. Sarkar
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Journal Title
IEEE Journal of Electron Devices
Volume: 9
Pages: 570-581
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Modified Small Signal Circuit of AlGaN/GaN MOS-HEMTs Using Rational Functions2021
Author(s)
A. Jadhav, T. Ozawa, A. Baratov, J. T. Asubar, M. Kuzuhara, A. Wakejima, S. Yamashita, M. Deki, S. Nitta, Y. Honda, H. Amano, S. Roy, B. Sarkar
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Journal Title
IEEE Trans. Electron Devices
Volume: 68
Pages: 6059-6064
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] AlGaN/GaN MIS-HEMTs with mist- and ALD Al2O3 gate dielectric2022
Author(s)
S. Urano, J. T. Asubar, R. S. Low, F. Muhammad, M. Ishiguro, I. Nagase, A. Baratov, T. Motoyama, Y. Nakamura, M. Kuzuhara, Z. Yatabe
Organizer
第69回応用物理学会春季学術講演会
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[Presentation] Electrical properties of GaN-based MIS-HEMTs with Al2O3 gate insulator deposited by ALD and mist-CVD techniques2021
Author(s)
S. Urano, R. S. Low, M. Faris, M. Ishiguro, I. Nagase, A. Baratov, J. T. Asubar, T. Motoyama, Y. Nakamura, Z. Yatabe, M. Kuzuhara
Organizer
2021 IEEE International Meeting for Future of Electron Devices, Kansai
Int'l Joint Research
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[Presentation] Recessed gate GaN-based MIS-HEMTs with Al2O3 gate dielectric deposited by mist-CVD method2021
Author(s)
M. Ishiguro, S. Urano, R. S. Low, M. Faris, I. Nagase, A. Baratov, J. T. Asubar, T. Motoyama, Y. Nakamura, Z. Yatabe, M. Kuzuhara
Organizer
2021 IEEE International Meeting for Future of Electron Devices, Kansai
Int'l Joint Research
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