Measurement of Electron Drift Velocity in GaN under High Electric Field

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23K13362
• 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), 講師 (20965694)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 窒化ガリウム(GaN) / パワーデバイス / ドリフト速度 / c軸方向移動度

Outline of Annual Research Achievements

窒化ガリウム(GaN)は絶縁破壊電界が大きく，高耐圧かつ低損失なパワーデバイス材料として期待されている．特に，近年，導電性のGaN自立基板上にGaNをホモエピタキシャル成長した「GaN on GaN」を用いる縦型パワーデバイスが注目を集めている．縦型構造は，デバイスの高耐圧化や高信頼性化，大電流化，放熱性の向上などに適しており，パワーデバイスにおいて主流の構造である．文字通り，電流が面内ではなく面直(結晶成長)方向に流れる．GaNは六方晶(Wurtzite型)であり，電子移動度やドリフト速度に結晶方位依存性(異方性)が存在すると予想される．そこで，本研究では，GaNの結晶成長である(0001)面成長において縦方向となる<0001>方向の電子移動度および高電界ドリフト速度の測定に取り組んだ．
2023年度は，測定用素子の構造を検討した．測定したいエピ層に対して，基板抵抗やコンタクト抵抗を極力低減するための特殊な構造を設計し，測定に生じうる誤差要因を検討した．現在はデバイス試作に取り組んでいる．2024年度では，作製したデバイスの測定と解析に取り組み，c軸電子移動度や高電界ドリフト速度を明らかにすることを目指す．

Current Status of Research Progress

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

Reason

既に測定に必要な構造の検討を終え，デバイス試作に取り組んでいるため．

Strategy for Future Research Activity

今後，作製したデバイスを詳細かつ系統的に評価し，ドリフト速度の電界依存性や異方性，温度依存性，電子濃度依存性などを明らかにすることを目指す．

Causes of Carryover

予算使用の都合上，少額を繰り越すことにした．今年度は当該予算についても用いて研究を実施する．使用計画としては，デバイス作製に要する共用装置利用費などとする．