2022 Fiscal Year Annual Research Report
Direct observation of electric field distribution in GaN power devices
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20K04578
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
田中 敦之 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 特任准教授 (30774286)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | GaN / 窒化ガリウム / パワーデバイス / 転位 / 漏れ電流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は交付申請書に記載した「問い」のうち、漏れ電流を発生させる原因として1次元的な結晶欠陥であり、デバイス中を貫通する転位に注目して研究を行った。pnダイオード中に転位が含まれていない無転位デバイスと、転位がデバイス中に含まれる通常のpnダイオードの漏れ電流を精密に比較することによって、転位の影響を明らかにした。その結果、デバイスキラーとなるほどの重大な影響を与える転位でない場合には、転位と無転位デバイスでは漏れ電流のモデルが多少違うものの（転位ありではプールフレンケルモデル、無転位ではサーミオニックモデルに従う）、漏れ電流の温度特性に多少違いが出る程度であり、ほぼ無視できる影響しかないことが分かった。今年度はその結果を一本の論文にまとめている。研究機関全体を通しては、多光子PL顕微鏡はデバイス中の任意の位置への電荷注入装置として、特にデバイス動作中に用いることで、デバイス内部の電界分布や、通電中のキャリア分布、母材半導体のパワーデバイスとしての性能を決める物性値等を調べる強力なツールとなること明らかにしたことが最も影響の大きな実績と考えている。ただし、現状の多光子PL顕微鏡の焦点の大きさや駆動系では位置精度や分解能が十分ではなく、定性的な確認はできたものの、より精緻な議論を行うのは難しいことも分かった。多光子PL顕微鏡をより詳細なパワーデバイスの動作状態解析装置として用いるためにはそれらの性能向上が待たれる。
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