• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2009 Fiscal Year Annual Research Report

窒化物半導体混晶のバルク準位評価とナノ構造表面制御

Publicly Offered Research

Project AreaOptoelectronics Frontier by Nitride Semiconductor -Ultimate Utilization of Nitride Semiconductor Material Potential-
Project/Area Number 21016001
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

橋詰 保  Hokkaido University, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 教授 (80149898)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 佐藤 威友  北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 准教授 (50343009)
古賀 裕明  北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 助教 (80519413)
KeywordsAlGaN / AlInN / DLTS / 深い準位 / 表面準位 / 表面フェルミ準位 / バンド不連続量
Research Abstract

AlGaNおよびAlInGaNのバルク欠陥準位と表面・端面における表面電子準位を系統的に評価し、その理解を基盤として、短波長光学素子の高効率化・動作安定化のための電子準位制御法を構築することを目的として研究を展開した。本年度の主な成果を以下にまとめる。
1)減圧有機金属気相法により成長したn-AlGaN(膜厚:1μm、Al組成:25、37、60%)に長時間測定窓を設定したDLTS法と光容量法を適用し、深い電子準位の検出を試みた。その結果、伝導帯下端より1eV以上のエネルギーを持つ電子準位が検出され、Al組成の増加に従い準位の深さが増大することが明らかになった。検出された準位の密度は1~3x^<10>16cm^<-3>と比較的高密度であった。
2)広いAl組成(0~91%)のAlGaNの表面ポテンシャルを、X線光電子分光(XPS)により詳細に評価した。Al組成の増加に従って表面フェルミ準位は禁制帯中央付近に位置することが明らかとなり、高いAl組成のAlGaNの不純物ドーピングおよびオーミック接合形成機構と関連性があることが示唆された。
3)減圧有機金属気相法により成長したAlInN/GaN構造をXPS法を適用し、化学結合状態とバンド不連続量を評価した。伝導帯バンド不連続量が約0.9eVであることを実験的に初めて明らかにし、この大きな不連続量がAlInN/GaN界面での高い2次元電子密度の起源であることを実証した。
4)Mg-doped GaNの深い電子準位をフォトルミネセンス法により評価した。深い準位のエネルギーはMgドープ量に大きく依存し、1000℃以上の高温熱処理により、欠陥構造の遷移が変換が生じることを明らかにした。

  • Research Products

    (22 results)

All 2010 2009 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (14 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Variation of surface potentials of Si-doped Al_xGa_<1-x>N(0<x<0.87)grown on AlN/sapphire template by metal-organic vapor phase epitaxy2010

    • Author(s)
      T.Kubo, H.Taketomi, H.Miyake, K.Hiramatsu, T.Hashizume
    • Journal Title

      Appl.Phys.Express 3

      Pages: 論文番号021004-1-3

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Near-midgap deep levels in Al_<0.26>Ga_<0.74>N grown by metal-organic chemical vapord eposition2009

    • Author(s)
      K.Sugawara, J.Kotani, T.Hashizume
    • Journal Title

      Appl.Phys.Lett. 94

      Pages: 論文番号152106-1-3

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Simulations of C-V-T Behavior of Metal/Insulator/AlGaN and Metal/Insulator/AlGaN/GaN Structures2009

    • Author(s)
      M.Miczek, B.Adamowicz, C.Mizue, T.Hashizume
    • Journal Title

      Jpn.J.Appl.Phys. 48

      Pages: 論文番号04C092-1-6

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Drain Current Stability and Controllability of Threshold Voltage and Subthreshold Current in a Multi-Mesa-Channel AlGaN/GaN High Electron Mobility Transistor2009

    • Author(s)
      K.Ohi, T.Hashizume
    • Journal Title

      Jpn.J.Appl.Phys. 48

      Pages: 論文番号081002-1-5

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Surface control of GaN alloys for photonic and electronic devices2009

    • Author(s)
      T.Hashizume, N.Shiozaki, K.Ohi
    • Journal Title

      Proc.of SPIE, Gallium Nitride Materials and Devices IV 7216

      Pages: 論文番号7216-0U-1-8

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] GaNおよびAlGaNの深い電子準位-電気的評価結果を中心として-(解説)2009

    • Author(s)
      橋詰保
    • Journal Title

      日本結晶成長学会誌 36

      Pages: 論文番号205-213

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Effects of plasma processing on surface properties of GaN and AlGaN(Invited)2010

    • Author(s)
      橋詰保
    • Organizer
      2^<nd> International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials(ISPlasma-2010)
    • Place of Presentation
      Nagoya, Japan
    • Year and Date
      20100308-20100310
  • [Presentation] 窒化物半導体の特徴とデバイス展開(Invited)2010

    • Author(s)
      橋詰保
    • Organizer
      第27回無機材料に関する最近の研究成果発表会-材料研究の最前線から-
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2010-01-25
  • [Presentation] Chemical and Electronic Properties of MOVPE-grown Al_xGa_<1-x>N Surfaces(0.25<x<0.68)2009

    • Author(s)
      T.Kubo, K.Sugawara, H.Taketomi, H.Miyake, K.Hiramatsu, T.Hashizume
    • Organizer
      8th International Conference on Nitride Semiconductors(ICNS-8)
    • Place of Presentation
      Jeju, Korea
    • Year and Date
      20091018-20091023
  • [Presentation] Correlation between surface leakage current and operation degradation of AlGaN/GaN HEMTs2009

    • Author(s)
      M.Tajima, T.Hashizume
    • Organizer
      8th International Conference on Nitride Semiconductors(ICNS-8)
    • Place of Presentation
      Jeju, Korea
    • Year and Date
      20091018-20091023
  • [Presentation] Characterization of interface electronic states in ALD-Al_2O_3/AlGaN/GaN structures2009

    • Author(s)
      C.Mizue, Y.Hori, M.Miczek, T.Hashizume
    • Organizer
      8th International Conference on Nitride Semiconductors(ICNS-8)
    • Place of Presentation
      Jeju, Korea
    • Year and Date
      20091018-20091023
  • [Presentation] Mg accumulation and defect formation at p-GaN surfaces caused by a high-temperature annealing2009

    • Author(s)
      E.Ogawa, T.Hashizume
    • Organizer
      8th International Conference on Nitride Semiconductors(ICNS-8)
    • Place of Presentation
      Jeju, Korea
    • Year and Date
      20091018-20091023
  • [Presentation] Multi-Mesa-Channel Structure for Improvement of Gate Controllability and Current Stability in AlGaN/GaN HEMTs2009

    • Author(s)
      K.Ohi, T.Hashizume
    • Organizer
      8th International Conference on Nitride Semiconductors(ICNS-8)
    • Place of Presentation
      Jeju, Korea
    • Year and Date
      20091018-20091023
  • [Presentation] Characterization of Schottky interface properties and deep levels of Al_xGa_<1-x>N(0.25<x<0.68)grown by MOVPE2009

    • Author(s)
      K.Sugawara, T.Kubo, H.Taketomi, H.Miyake, K.Hiramatsu, T.Hashizume
    • Organizer
      8th International Conference on Nitride Semiconductors(ICNS-8)
    • Place of Presentation
      Jeju, Korea
    • Year and Date
      20091018-20091023
  • [Presentation] Electrochemical oxidation of GaN for surface control of GaN-based device structures2009

    • Author(s)
      N.Harada, N.Shiozaki, T.Hashizume
    • Organizer
      2009 International Conference on Solid-State Devices and Materials(SSDM2009)
    • Place of Presentation
      Sendai, Japan
    • Year and Date
      20091007-20091009
  • [Presentation] Chemical and electronic properties of ALD-Al_2O_3/AlGaN interfaces2009

    • Author(s)
      Y.Hori, C.Mizue, K.Ooyama, M.Miczek, T.Hashizume
    • Organizer
      2009 International Conference on Solid-State Devices and Materials(SSDM2009)
    • Place of Presentation
      Sendai, Japan
    • Year and Date
      20091007-20091009
  • [Presentation] Interface characterization of Al2O3/n-GaN structure prepared by atomic layer deposition2009

    • Author(s)
      K.Ooyama, C.Mizue, Y.Hori, T.Hashizume
    • Organizer
      2009 Asia-Pacific Workshop on Fundamental and Application of Advanced Semiconductor Devices(AWAD 2009)
    • Place of Presentation
      Busan, Korea
    • Year and Date
      20090624-20090626
  • [Presentation] Effects of high-temperature anneal on surface properties of Mg-doped GaN2009

    • Author(s)
      E.Ogawa, T.Hashizurne
    • Organizer
      2009 International Meeting for Future of Electron Devices, Kansai(IMFEDK)
    • Place of Presentation
      Osaka, Japan
    • Year and Date
      20090514-20090515
  • [Presentation] Characterization and control of GaN and AlGaN surfaces for high-performance GaN-based transistors(Invited)2009

    • Author(s)
      橋詰保
    • Organizer
      Huang Kun Forum
    • Place of Presentation
      Chinese Academy of Science, Beijin, China
    • Year and Date
      2009-11-06
  • [Presentation] 窒化物半導体のMIS界面電子準位(Invited)2009

    • Author(s)
      橋詰保
    • Organizer
      日本学術振興会第154委員会・第162委員会合同研究会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2009-10-26
  • [Remarks] 北海道大学学術成果コレクション

    • URL

      http://eprints.lib.hokudai.ac.jp/dspace/

  • [Remarks] 北海道大学量子集積エレクトロニクス研究センター

    • URL

      http://www.rciqe.hokudai.co.jp

URL: 

Published: 2011-06-16   Modified: 2016-04-21  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi