2021 Fiscal Year Annual Research Report
分極制御型超ワイドバンドギャップ半導体デバイスの開拓
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19H02170
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
西中 浩之 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 准教授 (70754399)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上田 修 明治大学, 研究・知財戦略機構(生田), 研究推進員(客員研究員) (50418076)
池永 訓昭 金沢工業大学, 工学部, 准教授 (30512371)
蓮池 紀幸 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 助教 (40452370)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ε相酸化ガリウム / 強誘電体 / ミストCVD / 混晶 / 結晶成長 / 高電子移動度トランジスタ / 単結晶 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、大きな分極を有し、さらにスイッチ可能な強誘電体であるε型酸化ガリウムによる高電子移動度トランジスタを作成して、GaNを超えるパワーデバイスを実現し、極限の省エネ社会への貢献を目的としている。その目的を達成するために、１．大きな分極による高濃度2DEGキャリア密度のHEMT、２．強誘電体によるスイッチ可能なノーマリーオフ型HEMT、３．ε-Ga2O3の基礎物性の解明の検討を進めている。
本研究では、そのHEMTの実現に向けた高品質結晶成長技術の確立に向けて、新しい基板の合成とその基板を用いたε-Ga2O3の結晶成長を行い、従来の課題であった回転ドメインのないε-Ga2O3と原子レベルで平坦な薄膜の合成に成功した。この結果はHEMTの実現に向け大きな進捗である。このε-Ga2O3の平面TEM観察を行い、単一ドメインであることを初めて示した。また、その基板と格子整合を目指して、In2O3との混晶の検討を行い、基板と格子整合するε-(InxGa1-x)2O3の形成にも成功した。
基礎物性の解明では、半導体応用において、転位の種類や発生原因を知ることは重要である。従来は回転ドメインの影響により転位の種類の同定が不可能であったが、本研究で提案する新しい基板の利用により発生した転位の同定を可能とした。また、ε-Ga2O3PFM観察により、得られたε-Ga2O3が強誘電体であり、分極反転可能であることが分かった。
本研究では、新しい材料であるε-Ga2O3の開拓を進めており、多くの新しい知見を得ることができた。本研究はε-Ga2O3の高移動度トランジスタの実現に大きく貢献していると考えている。
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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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