| Project/Area Number |
16H04347
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Research Field |
Electron device/Electronic equipment
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
只友 一行 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (10379927)
ASUBAR JOEL 福井大学, テニュアトラック推進本部, 講師 (10574220)
山本 あき勇 福井大学, 学術研究院工学系部門, 特命教授 (90210517)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2018)
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| Budget Amount *help |
¥16,770,000 (Direct Cost: ¥12,900,000、Indirect Cost: ¥3,870,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2017: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2016: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
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| Keywords | 窒化物半導体 / HEMT / 絶縁破壊 / 耐圧 / リーク電流 / 半絶縁性基板 / バッファ層 / 抵抗率 / GaN / 半絶縁性 / 破壊電界 / 漏れ電流 / パワーデバイス / 基板 / 高電子移動度トランジスタ / 電子デバイス・機器 / トランジスタ |
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| Outline of Final Research Achievements |
It was recognized that the reported values of the effective breakdown field, defined as the breakdown voltage divided by the effective drift region length of High-Electron-Mobility Transistors (HEMTs), were at best 1 MV/cm, which was far below the theoretically predicted value of 3.3 MV/cm. In this study, we have fabricated AlGaN/GaN HEMTs on a free-standing semi-insulating GaN substrate with different Fe doping concentrations and investigated the physical origin restricting the measured maximum value of the effective breakdown field in HEMTs. As a result, we were able to suppress the unwanted leakage current under reverse-biased conditions by optimizing the isolation mesa-etching depth and by improving the insulating properties both in the GaN buffer and in the GaN substrate. Finally we demonstrated a valid method to achieve more than 2 MV/cm effective breakdown field in HEMTs same as that for the semi-insulating GaN substrate.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
大きなバンドギャップをもつ半導体が将来のパワーデバイス材料として期待されており、シリコンカーバイド（SiC）、窒化ガリウム（GaN）などの材料が研究されている。パワーデバイス応用では、半導体の単位長さ当たりに印加可能な最大電圧である絶縁破壊電界が重要なパラメータであるが、GaNに関する限り、その報告例は少ない。特に横型HEMTに関して実験的に求められた実効破壊電界は、その理論予測値（3.3 MV/cm）に比べて1/3以下と小さいことが問題であった。本研究はこの原因の物理理解に学術的に取り組んだものであり、その成果は今後の社会実装におけるデバイス設計指針として役立つものである。
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