2013 Fiscal Year Research-status Report
省電力ノーマリオフ型pチャネルダイヤモンドFETの大電流動作化
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25420349
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
井村 将隆 独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, 研究員 (80465971)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 電子デバイス・電子機器 / 高周波パワーデバイス / 電界効果トランジスタ / ダイヤモンド / 窒化アルミニウム / 酸化アルミニウム / 酸化ハフニウム / ヘテロ接合 |
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| Research Abstract |
本研究では、ダイヤモンドの表面に新規正孔伝導層を、水素とアンモニアの混合雰囲気にて高温熱処理(1250°C)を施すことで形成させ、この新規正孔伝導層と各種ゲート絶縁膜を選定し組み合わせるとこで、超高速・大電流・高耐圧・高温動作可能な省電力ノーマリオフ型ダイヤモンド 電界効果トランジスタ(FET)の開発を試みている。
具体的なゲート絶縁膜材料は、窒化アルミニウム(AlN)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化ハフニウム(HfO2)、ランタンアルミネート(LaAlO3)、酸化タンタル(Ta2O5)を用い、各膜の結晶成長法は有機金属化合物気相成長(MOVPE)法、原子層堆積成長(ALD)法、超高真空スパッタ法を用いた。
平成25年度では、AlN及びAl2O3絶縁膜を積極的に用い、新規正孔伝導層とこれら絶縁膜の電子状態及びFET特性を評価した。光電子分光法による電子状態評価の結果、AlN及びAl2O3とダイヤモンドの価電子帯エネルギーバンドオフセットΔEは、それぞれ2.0 ± 0.2 eV、２.9 ± 0.2 eVであること、タイプII型のバンドオフセット構造を有していることを明らかにした。またホール効果測定より界面のシートキャリア密度及び移動度が1-2×10E14 ㎝(-2)、10-20 cm(2)/Vsで保持されていることを明らかにした。更にプロセス条件によりFETノーマリオン・オフ制御が可能であることを明らかにした。
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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
平成25年度では、研究計画に従い、新規正孔伝導層とこれら絶縁膜の電子状態及びFET特性を評価した。結晶成長条件、デバイスプロセス条件、HfO2等の他ゲート絶縁膜の検討も行い、得られた各種評価結果も予測していたものに近い結果であった。そのためおおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成2６年度では、各種絶縁膜・高分極膜・高誘電体膜・超強誘電体膜の選定・組み合わせによるダイヤモンドFETの大電流動作の検討を行う。また同時に、FET静特性を超高速・大電流・高耐圧・高温動作の観点から評価し、当該分野での実用化の道筋を開拓する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成25年度では、まず既存の装置及び既存の材料を中心に用い、本研究の到達可能性を調査した。これは平成26年度にて、どのような装置及び材料を導入すべきかの指針になるため最優先事項として検討した。そのため予定していた使用額に差額でてしまった。
平成26年度では、装置開発及び新規材料開拓のために、当該予算を積極的に使用予定である。
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