2022 Fiscal Year Annual Research Report
Heterojunction formation of conductive diamond and GaN, Ga2O3 for vertical device applications
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20K04581
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University |
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Principal Investigator |
梁 剣波 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (80757013)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
重川 直輝 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (60583698)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | GaN/ダイヤモンド直接接合 / 高温耐熱性 / 接合界面構造 / ダイヤモンドの再結晶 / 中間層 / Si/ダイヤモンドヘテロ接合 / 電流－電圧特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
常温においてダイヤモンドとGaNの直接接合に成功し、1000℃の耐熱性を有することを実証した。GaN/ダイヤモンドヘテロ接合構造における応力をラマン分光法を用いて調査し、熱処理温度と界面構造、組成、結合状態の相関を解明した。熱処理前のGaN/ダイヤモンドヘテロ接合界面に形成された中間層は主にカーボン、窒素、ガリウム原子からなり、熱処理温度の上昇共に中間層の厚さは減少し、1000℃熱処理後に消失したことを見出した。熱処理前中間層のカーボン結合状態はアモルファスカーボンで、熱処理によってダイヤモンドの結晶化を発生したことを明らかにした。p+-Si /p-ダイヤモンドとn+-Si/p-ダイヤモンドヘテロ接合ダイオードを作製し、その電流-電圧および電流-電圧-温度特性を評価した。参考試料として作製したRu/p-ダイヤモンドとAl/p-ダイヤモンドショットキーバリア ダイオード (SBD)より優れた特性を有することを実証した。熱処理温度と界面のキャリア輸送特性の相関を解明し、電流－電圧特性の理想係数の改善と逆バイアス電流の低減を実現した。電流－電圧特性において、Cu/ダイヤモンドショットキーダイオードよりも優れた熱安定性を実証した。Si/ダイヤモンド接合のバリア高さ、飽和電流密度と温度、および室温での逆バイアス特性の関係を分析することにより、熱処理前後接合界面のバリア値を特定した。ダイヤモンドとGa2O3の常温接合を達成し、熱処理前後の接合界面の断面TEM観察を行い、界面のナノ構造を解明した。
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