2023 Fiscal Year Research-status Report
Improving the output current of boron-doped diamond MOSFETs
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23K03966
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
劉 江偉 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 電子・光機能材料研究センター, 主幹研究員 (30732119)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | ダイヤモンド / MOSFET |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ダイヤモンドは、高い耐電界、高いキャリア移動度、高い熱伝導率を持つ、高出力、高周波、高温の電子デバイスの応用が研究されている。今年度で、高性能ホウ素ドープダイヤモンド金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（MOSFET）は、製造プロセスとデバイス構造の改善により、室温で動作するMOSFETのドレイン電流の最大値は-1.2 mA/mmであり、300℃での値は-10.9 mA/mmです。いずれも10^9を超えるオン/オフ比を示し、その外部的トランスコンダクタンスの最大値は、それぞれ29.0 μS/mmおよび215.7 μS/mmです。これらの特性は、以前の研究で報告された値を上回っている。
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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
本研究では、高電圧、高温、過酷な環境での応用に向けたダイヤモンドベースの電子デバイスの開発を進めることで、ホウ素ドープダイヤモンド金属酸化物半導体電界効果トランジスタ（MOSFET）における低出力電流の問題を解決することです。本年度では、ホウ素ドープダイヤモンドのMOSFETの製造プロセスとデバイス構造の改善して、MOSFETのドレイン電流の最大値と外部的トランスコンダクタンスの最大値は、以前の研究で報告された値を上回っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
ホウ素ドープダイヤモンドMOSFETの電気特性をさらに向上させるために、今後の研究の
推進方策は以下になります。
（１）ホウ素イオン注入でMOSFETのオーム接触の改善: ホウ素イオン注入を利用してオーム接触を向上させる。この技術により接触抵抗が低減し、MOSFETの電気特性が向上する。
（２）電子アクセプタ層を形成してダイヤモンドホール濃度の増加: ホウ素ドープダイヤモンドチャネル層に亜鉛ドープまたは窒化物ドープのAl2O3アクセプタ層を導入し、ホール濃度を増加させる。低出力電流の問題を解決し、高電圧、高温、過酷な環境での応用におけるダイヤモンドベースの電子デバイスの進歩に貢献する。
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