2023 Fiscal Year Research-status Report
Improvement of diamond semiconductor device properties by clarifying the non-radiative defect generation mechanism
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22K04951
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
毎田 修 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (40346177)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | ダイヤモンド / ワイドギャップ半導体 / 欠陥評価 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和4年度に回路シミュレータを用いて行った設計をもとに令和5年度は1 pFの帰還容量を有する電荷増幅器に高速オペアンプを用いた直流電圧フィードバック系および後段増幅回路を組み合わせた信号増幅系の試作を行った。信号増幅系のノイズ特性には初段の電荷増幅器に用いるオペアンプの特性が大きく影響することが明らかになったことから、各種ローノイズオペアンプの特性評価を行い、信号増幅系のノイズ特性評価を行った。。その結果、1 kHzにおける等価入力ノイズ電流6 fA、遮断周波数100 kHzの信号増幅系の開発を完了した。さらに試料インピーダンスを補償し測定レンジを可能な限り下げることを目的とした外部制御補償回路の試作を行い、前述の信号増幅系にあわせることで、10 kHzにおける測定分解能0.05 fFの高感度非輻射型欠陥評価系の構築を完了した。
また、令和5年度はマイクロ波プラズマCVD法による(111)ダイヤモンド結晶のホモエピタキシャル成長条件の適正化を行い、その結果をもとにホウ素をドーパントとしたp型(111)ダイヤモンドショットキーダイオードの作製を行った。その非輻射欠陥評価を令和4、5年度に開発した高感度非輻射型欠陥評価系を用いて行った結果、p型(100)ダイヤモンド結晶では価電子帯上端から約 1.2 eV の位置に存在するアクセプタ型欠陥が見られるのに対し、p型(111)ダイヤモンド結晶では評価エネルギー範囲0.75～2.4 eVにおいて連続的に欠陥準位が存在していることが明らかになった。
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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
当初の計画通り、電荷増幅器に高速オペアンプを用いた直流電圧フィードバック系および後段増幅回路を組み合わせた信号増幅系および外部制御補償回路の試作を行い、10 kHzにおける測定分解能0.05 fFの高感度非輻射型欠陥評価系の開発を完了した。さらにp型(111)ダイヤモンド結晶の非輻射欠陥評価を行っており、おおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度に前倒しして実施したダイヤモンド結晶上への絶縁膜形成プロセスの開発で得られた結果をもとに、当初の計画に従い、ダイヤモンドMOSデバイスの試作と酸化物/ダイヤモンド界面準位特性評価を推進する。
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| Causes of Carryover |
マイクロ波プラズマCVD法による(111)ダイヤモンド結晶のホモエピタキシャル成長条件の適正化が当初の予定より順調に推移したため、高温高圧ダイヤモンド(111)結晶基板の購入が一部不要となり、物品費に未使用額が生じたが、近年、ダイヤモンド結晶基板の価格単価が高騰していることから、令和6年度に予定しているダイヤモンドMOSデバイスの界面準位評価に用いるダイヤモンド結晶基板の購入に必要な物品費として支出する予定である。
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