2023 Fiscal Year Final Research Report

Elucidation of SiC-MOS interfaces by developing electronic structure calculation methods

Research Project

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Project/Area Number	21H04553
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Medium-sized Section 21:Electrical and electronic engineering and related fields
Research Institution	Tokyo Institute of Technology
Principal Investigator	Matsushita Yu-ichiro 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 特任准教授 (90762336)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	藤ノ木享英 (梅田享英) 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (10361354) 大島武国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所量子機能創製研究センター, センター長 (50354949) 吉岡裕典国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (60712528) 土方泰斗埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (70322021) 押山淳名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 特任教授 (80143361)
Project Period (FY)	2021-04-05 – 2024-03-31
Keywords	SiC / 界面欠陥 / SiC-MOS / 量子コンピュータ / 虚時間発展法
Outline of Final Research Achievements	SiC-MOS devices are attracting significant attention as next-generation power devices. However, there are many challenges associated with the SiC/SiO2 interface. The presence of high-density defects near the interface is the cause of these challenges. Joint theoretical and experimental research to identify interface defects at the atomic level, their countermeasures, and to elucidate the physics of interface treatment is important. This research project has revealed: (i) the establishment of a high-precision electronic state analysis method for interface defects, (ii) the peculiarities of the conduction band edge of SiC induce abnormal localization at the interface, acting as interface defects, and further cause the breakdown of the effective mass approximation, (iii) the mechanism by which nitrogen interface treatment improves mobility.
Free Research Field	計算物理
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	SiC-MOSデバイスは、次世代パワーデバイスとして大きな注目を集める一方、そのMOS界面には多くの課題が山積している。原子レベルでの界面欠陥の特定と、そのデバイス特性との相関関係を解明することは学術的にも産業界的にも重要な課題である。本研究成果で得られた、界面欠陥の高精度な電子状態の解析法や、さらには有効質量近似の破綻を引き起こしているメカニズムを明らかにした点は、極めて普遍性が高く、SiCに限った話ではない。本研究課題では半導体物理学の深化を促すことができ、学術的にも社会的にも十分に意義深い成果を得ることができた。