Study on High Field Carrier Transport in Gallium Nitride

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K20423
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 前田 拓也 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (20965694)
• Project Period (FY): 2022-08-31 – 2024-03-31
• Keywords: 窒化ガリウム / パワーデバイス / 高周波デバイス / 高電界効果 / ドリフト速度

Outline of Annual Research Achievements

2022年度は，窒化ガリウム(GaN)のドリフト速度測定に向けて，高電界ドリフト速度の測定系の立ち上げを行った．高電圧パルス電源とオシロスコープをマニュアルプローバーに直接組み合わせることで，寄生インダクタンスなどの影響を極力排除した極めて短いパルス幅での電流-電圧測定系の構築に取り組んだ．想定される抵抗範囲(50 Ω - 1 kΩ)の既知の抵抗に対して，立ち上がり時間10 ns, パルス幅 < 500 ns の電圧印加・電流測定に成功した．
上記と並行して，測定デバイスの検討と設計，作製を行った．共同研究により所望のエピウエハを入手し，東京大学の武田先端知スーパークリーンルームによるデバイス作製プロセスの構築を行った．リソグラフィやGaNエッチング，電極蒸着などを駆使することで，測定用デバイスを作製した．現在は，作製したデバイスの基礎特性を評価に取り組んでおり，2023年度には高電界ドリフト速度を測定できる見込みである．

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

2022年度は，窒化ガリウム(GaN)のドリフト速度測定に向けて，高電界ドリフト速度の測定系の立ち上げを行った．高電圧パルス電源とオシロスコープをマニュアルプローバーに直接組み合わせることで，寄生インダクタンスなどの影響を極力排除した極めて短いパルス幅での電流-電圧測定系の構築に取り組んだ．想定される抵抗範囲(50 Ω - 1 kΩ)の既知の抵抗に対して，立ち上がり時間10 ns, パルス幅 < 500 ns の電圧印加・電流測定に成功した．
上記と並行して，測定デバイスの検討と設計，作製を行った．共同研究により所望のエピウエハを入手し，東京大学の武田先端知スーパークリーンルームによるデバイス作製プロセスの構築を行った．リソグラフィやGaNエッチング，電極蒸着などを駆使することで，測定用デバイスを作製した．現在は，作製したデバイスの基礎特性を評価に取り組んでおり，2023年度には高電界ドリフト速度を測定できる見込みである．

Strategy for Future Research Activity

2023年度では，GaNの移動度やドリフト速度の電界依存性や温度依存性，キャリア密度依存性，結晶方位依存性の測定と解析を行う．2022年にデバイス作製や測定系の構築を行い，GaNの高電界ドリフト速度解明の道筋がついた．今後は，入念・豊富に作製したデバイスを緻密・詳細かつ系統的に測定を行うことで，GaNの高電界電子物性・キャリア輸送特性を解明することを目指す．

Causes of Carryover

2022年度は測定系の立ち上げやデバイス作製に取り組んでおり，予定していた学会の参加を断念したために次年度使用額が生じた．2023年度は当該費用を当初より予定していた学会参加旅費に使用する予定である．