| 研究課題/領域番号 |
17560307
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
電子デバイス・電子機器
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| 研究機関 | 福井大学 |
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研究代表者 |
葛原 正明 福井大学, 工学研究科, 教授 (20377469)
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| 研究分担者 |
山本 あき勇 福井大学, 工学研究科, 教授 (90210517)
橋本 明弘 福井大学, 工学研究科, 助教授 (10251985)
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| 研究期間 (年度) |
2005 – 2006
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| 研究課題ステータス |
完了 (2006年度)
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| 配分額 *注記 |
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2006年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2005年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
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| キーワード | 窒化物半導体 / pn接合 / ダイオード / 電界効果トランジスタ / GaN / p形半導体 / 耐圧 / オン抵抗 / pnダイオード / 高耐圧 / 正孔濃度 / アニール |
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| 研究概要 |
本研究では、まず、MOVPE成長したMg添加GaN層におけるMg添加量と熱処理条件の関係について検討した。熱処理プロセスには熱処理時間を秒単位で正確に制御できる短時間熱処理法を用いた。その結果、Mg不純物濃度の高低に対応して、最適な熱処理条件が異なることが明らかとなった。Mg添加量1.25〜5x10^<19>cm^<-3>のサンプルに対して、熱処理後に室温で得られた正孔濃度の最高値はMg添加量に関わらず約8x10^<17>cm^<-3>となることが明らかとなった。また、各熱処理条件で得られる正孔濃度、移動度、アクセプタ活性化エネルギー、キャリア補償比などの詳細を明らかにした。200℃で電気的特性を評価した結果、Mg添加量1.25x10^<19>cm^<-3>のサンプルのアクセプタ活性化率は80%を超える高い値であることが判明した。これら熱処理条件の最適化を行った後に、MOVPE法を用いてpn階段接合ダイオードを作製した。作製したpn接合ダイオードは100V以上の逆方向耐圧を示し、その温度特性から耐圧はアバランシェ機構に支配されることが明らかとなった。また、C-V測定から求めたアクセプタ濃度を用いて予測した絶縁破壊電界は2.9MV/cmとなり、理想値の3.3MV/cmに非常に近い値が得られた。ただし、順方向電流電圧特性の理想化係数は4と大きく、拡散電位も1.9eVと理論から予想される値に比べて小さな値となった。また、逆方向漏洩電流も熱電子放出理論に比べると3〜5桁も高く、pn接合においても漏洩電流の低減が課題として残される結果となった。
本研究を通して、熱処理したMg添加GaN層の電気的特性の詳細が明らかとなった。本研究は、p形GaNを用いる各種デバイスの構造設計データとして貴重な情報を提供するものである。
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