2012 Fiscal Year Annual Research Report
高品質半導体ダイヤモンドを用いた高温動作パワースイッチングデバイスの研究
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24360113
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
梅沢 仁 独立行政法人産業技術総合研究所, ダイヤモンド研究ラボ, 主任研究員 (80329135)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ダイヤモンド / 半導体デバイス / トランジスタ / 低損失 / 高温動作 |
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| Research Abstract |
高温動作可能なダイヤモンド高出力FETを目標とした4か年計画の第1年目である平成24年度は、以下の研究を行った。
(1)ダイヤモンドスイッチングデバイス性能予測:はじめにデバイス動作モデルの構築のため、材料基本パラメータについて検討を行った。まず、ドーピング濃度と移動度、および移動度の温度依存性モデルを構築した。キャリア飽和速度に到達しないことを前提とし、移動度のキャリア濃度と温度の依存性実験データへのフィッティングによる経験的モデルとした。これにより、室温から400℃までの温度範囲でダイヤモンドドリフト層チャネルの特性予測を行うことが可能となった。さらに、上記モデルを用いて平成25年度の研究内容である基本デバイス方程式の構築を前倒しして行った。基本方程式として、まずはディープディプレション型2次元モデルによる閾値電圧解析および最大動作電流解析を行った。構造解析では閾値を一定としてエピタキシャル成長ドリフト層のドーピング濃度およびエビ膜厚の解析を行った。各ドーピング濃度、エビ膜厚における最大ドレイン電流の温度依存性について解析を行い、動作温度に応じて最適ドーピング濃度およびエピ膜厚の組み合わせがあることを確認した。さらに、1A以上の大電流動作に必要なフィンガー構造について検討を行っている。本研究内容を用いて学会発表の予定である。
(2)ダイヤモンドスイッチングデバイス要素技術開発:要素技術開発のため、設備拡充を行った。高品質フィールドプレート形成のためイオン化ガス流量制御ユニットを導入した。また厚膜Al203フィールドプレート構造を縦型ショットキーダイオードに組み込み、FETのゲート構造に適用可能な高耐圧ダイオードを実現した。本研究による成果は学会および論文で報告した。
(3)ダイヤモンド高温パワーデバイス試作:ソースメジャーユニットを購入し3端子測定を可能とした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
1年目の目標を達成したほかに、一部の研究テーマにおいては既に2年目の成果を達成している。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究テーマ(1)についてはほぼ次年度の成果を達成しており、他のテーマについても極力前倒しでの開発を行っていく。研究機関の組織改編の影響による研究着手の遅れなどが予想されるが、研究機関内外の共通設備を活用して研究を行っていく。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成25年3月に研究機関の組織改編の都合により、これまでダイヤモンドデバイス開発拠点であったつくばセンターから関西センターへ異動することとなった。ただし関西センターにはデバイス開発設備がないため、出張により既存のつくば設備もしくはナノハブ拠点を活用する事を検討している。
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Research Products
(5 results)
