2021 Fiscal Year Research-status Report
Extraction of withstand voltage reduction factor in non-dope layer of diamond power device
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21K04005
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
渡邉 晃彦 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 准教授 (80363406)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ダイヤモンド / パワーデバイス / TEG / スナップバック |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、ダイヤモンドパワ－デバイスのノンドープ耐圧層における耐圧低下要因を、独自に提案したp+ - i - p+構造のTEGを用いて評価することで実験的に検証し、設計に必要な基本パラメータを取得することにある。本研究期間中に明らかにする項目は（１）不純物混入が殆どないi層耐圧の温度依存性、（２）i層内混入不純物が耐圧に及ぼす影響、（３）i層内混入不純物が濃度勾配をもつ場合の耐圧変化、（４）p+ - n - p+構造TEGによるダイオード特性評価の可能性、である。
本年度は、p+ - i - p+構造TEGの作製プロセスを確立した。作製したTEGの高電圧印加試験を実施した結果、印加電圧140V付近で電圧が減少しながら電流が急激に増加するスナップバックが起きることを見出した。また、n+ - i - n+構造のTEGを作製し比較検証した結果、このスナップバックはp+ - i - p+構造特有の現象であることを明らかにした。チップの自己発熱による温度とスナップバック発生電圧との関係を調査した結果、チップ温度が高いほどスナップバック発生電圧が低いことが分かった。p+層の合成とi層の合成にはそれぞれ専用の装置を用いており、i層には微量の窒素が混入していることが分かってる。ダイヤモンド中の窒素は準位は深いがn型のドーパントとなるため、以上の結果はスナップバック現象にi層内の窒素の振舞いが影響を与えていることを示唆している。今後、このスナップバック現象のメカニズムを明らかにすることで（１）（２）の目標を達成する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究期間中に明らかにする項目の内、（１）不純物混入が殆どないi層耐圧の温度依存性、（２）i層内混入不純物が耐圧に及ぼす影響、についての知見が得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究期間中に明らかにする項目の、（１）不純物混入が殆どないi層耐圧の温度依存性、（２）i層内混入不純物が耐圧に及ぼす影響、についてはスナップバック現象の温度依存性および意図的に微量の不純物を加えたTEGの測定を行い、発現のメカニズムを明らかにする。
また、（３）i層内混入不純物が濃度勾配をもつ場合の耐圧変化、（４）p+ - n - p+構造TEGによるダイオード特性評価の可能性、については本年度着手する。
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| Causes of Carryover |
消耗品としてドーピングガスを計上していたが、本年度中はガス交換の必要がなかったため次年度使用額が生じた。この次年度使用額は、次年度でガス交換が必要になった際に使用する。
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Research Products
(1 results)
