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低損失縦型ダイヤモンドパワーMOSFET

研究課題

研究課題/領域番号 17H02786
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 薄膜・表面界面物性
研究機関金沢大学

研究代表者

徳田 規夫  金沢大学, ナノマテリアル研究所, 教授 (80462860)

研究分担者 加藤 宙光  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (00415655)
大曲 新矢  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (40712211)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2019年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2018年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2017年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
キーワード表面・界面物性 / ダイヤモンド
研究成果の概要

ダイヤモンドは、様々な分野で用いられているパワーデバイスとして最も高い省エネ効果が期待されている半導体材料である。本研究で得られた主な成果は、①縦型ダイヤモンドMOSFET構造作製のための、炭素固溶反応を用いたV字及びU字トレンチ構造形成プロセスの開発、②低チャネル移動度の原因となっているAl2O3/ダイヤモンド界面における界面準位密度の定量評価、③界面準密度の低減プロセスの開発である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果は、主にダイヤモンド、広くは炭素に関するマテリアルサイエンスの発展、そしてデバイス応用が期待される。ダイヤモンドはパワーデバイスだけでなく、量子デバイス/センサ応用も期待されており、ダイヤモンドを用いたパワー・量子デバイスの実用化により、次世代ダイヤモンドエレクトロニクス及びその産業の創出、そして省エネ・低炭素社会及びSociety 5.0の実現への貢献が期待される。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 4件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (29件) (うち国際学会 15件、 招待講演 14件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Formation of U-shaped diamond trenches with vertical {111} sidewalls by anisotropic etching of diamond (110) surfaces2020

    • 著者名/発表者名
      Nagai M.、Nakamura Y.、Yamada T.、Tabakoya T.、Matsumoto T.、Inokuma T.、Nebel C.E.、Makino T.、Yamasaki S.、Tokuda N.
    • 雑誌名

      Diamond and Related Materials

      巻: 103 ページ: 107713-107713

    • DOI

      10.1016/j.diamond.2020.107713

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Conductive-probe atomic force microscopy and Kelvin-probe force microscopy characterization of OH-terminated diamond (111) surfaces with step-terrace structures2019

    • 著者名/発表者名
      Nagai Masatsugu、Yoshida Ryo、Yamada Tatsuki、Tabakoya Taira、Nebel Christoph E.、Yamasaki Satoshi、Makino Toshiharu、Matsumoto Tsubasa、Inokuma Takao、Tokuda Norio
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 58 号: SI ページ: SIIB08-SIIB08

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab1b5c

    • NAID

      210000156440

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Inversion channel mobility and interface state density of diamond MOSFET using N-type body with various phosphorus concentrations2019

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Tsubasa、Kato Hiromitsu、Makino Toshiharu、Ogura Masahiko、Takeuchi Daisuke、Yamasaki Satoshi、Inokuma Takao、Tokuda Norio
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 114 号: 24 ページ: 242101-242101

    • DOI

      10.1063/1.5100328

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] High‐Rate Growth of Single‐Crystalline Diamond (100) Films by Hot‐Filament Chemical Vapor Deposition with Tantalum Filaments at 3000?°C2019

    • 著者名/発表者名
      Tabakoya Taira、Kanada Shohei、Wakui Yusuke、Takamori Yue、Yamada Tatsuki、Nagai Masatsugu、Kojima Yoshiyasu、Ariyada Osamu、Yamasaki Satoshi、Nebel Christoph E.、Matsumoto Tsubasa、Inokuma Takao、Tokuda Norio
    • 雑誌名

      physica status solidi (a)

      巻: 216 号: 21 ページ: 1900244-1900244

    • DOI

      10.1002/pssa.201900244

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Homoepitaxial Diamond Growth by Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition2019

    • 著者名/発表者名
      Tokuda Norio
    • 雑誌名

      Novel Aspects of Diamond

      巻: 121 ページ: 1-29

    • DOI

      10.1007/978-3-030-12469-4_1

    • ISBN
      9783030124687, 9783030124694
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anisotropic diamond etching through thermochemical reaction between Ni and diamond in high-temperature water vapour2018

    • 著者名/発表者名
      Nagai Masatsugu、Nakanishi Kazuhiro、Takahashi Hiraku、Kato Hiromitsu、Makino Toshiharu、Yamasaki Satoshi、Matsumoto Tsubasa、Inokuma Takao、Tokuda Norio
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 6687-6687

    • DOI

      10.1038/s41598-018-25193-2

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Formation of atomically flat hydroxyl-terminated diamond (1?1?1) surfaces via water vapor annealing2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Ryo、Miyata Daisuke、Makino Toshiharu、Yamasaki Satoshi、Matsumoto Tsubasa、Inokuma Takao、Tokuda Norio
    • 雑誌名

      Applied Surface Science

      巻: 458 ページ: 222-225

    • DOI

      10.1016/j.apsusc.2018.07.094

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Direct observation of inversion capacitance in p-type diamond MOS capacitors with an electron injection layer2018

    • 著者名/発表者名
      T. Matsumoto, H. Kato, T. Makino, M. Ogura, D. Takeuchi, S. Yamasaki, M. Imura, A. Ueda, T. Inokuma, and N. Tokuda
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 号: 4S ページ: 04FR01-04FR01

    • DOI

      10.7567/jjap.57.04fr01

    • NAID

      210000149007

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] ダイヤモンドデバイスとMOS界面の現状2020

    • 著者名/発表者名
      松本翼、桜井海匡、加藤宙光、牧野俊晴、小倉政彦、竹内大輔、山崎聡、猪熊孝夫、德田規夫
    • 学会等名
      電子デバイス界面テクノとロジー研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] MOS interface control for inversion channel diamond MOSFET2020

    • 著者名/発表者名
      N. Tokuda, T. Matsumoto, X. Zhang, T. Inokuma, S. Yamasaki, H. Kato, T. Makino, C.E. Nebel, R.J. Nemanich
    • 学会等名
      Hasselt Diamond Workshop 2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Conductive-Probe AFM and Kelvin-Probe Force Microscopy Characterization of OH-terminated Diamond (111) Surfaces with Step-Terrace Structures through Water Vapor Annealing2019

    • 著者名/発表者名
      M. Nagai, R. Yoshida, T. Yamada, T. Tabakoya, C.E. Nebel, S. Yamasaki, T. Makino, T. Matsumoto, T. Inokuma, N. Tokuda
    • 学会等名
      EM-NANO 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Surface planarization of diamond substrates using carbon solid solution into nickel2019

    • 著者名/発表者名
      K. Sakauchi, T. Tabakya, M. Nagai, C.E. Nebel, T. Matsumoto, T. Inokuma, N. Tokuda
    • 学会等名
      EM-NANO 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electrical characteristics of Ni/B-doped diamond (111) contact after annealing2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Nakamur, T. Tabakoya, M. Nagai, Y. Katagiri, C.E. Nebel, T. Matsumoto, T. Inokuma, N. Tokuda
    • 学会等名
      EM-NANO 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reduction of Interface State Density for Diamond MOS structures by Wet Annealing after Hydrogen Plasma Treatment2019

    • 著者名/発表者名
      U. Sakurai, T. Matsumoto, M. Nagai, M. Ogura, T. Makino, S. Yamasaki, C.E. Nebel, T. Inokuma, N. Tokuda
    • 学会等名
      EM-NANO 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ダイヤモンドエレクトロニクスの基礎と技術動向2019

    • 著者名/発表者名
      徳田規夫
    • 学会等名
      サイエンス&テクノロジーセミナー
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Advances in inversion channel diamond MOSFETs2019

    • 著者名/発表者名
      N. Tokuda, T. Matsumoto, T. Inokuma, S. Yamasaki, H. Kato, T. Makino, C.E. Nebel
    • 学会等名
      SSDM 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ダイヤモンド半導体の技術動向と可能性2019

    • 著者名/発表者名
      徳田規夫
    • 学会等名
      技術情報協会セミナー
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Recent progress for inversion channel mobility improvement in diamond MOSFETsRecent progress for inversion channel mobility improvement in diamond MOSFETsRecent progress for inversion channel mobility improvement in diamond MOSFETsRecent progress for inversion channel mobility improvement in diamond MOSFETsRecent progress for inversion channel mobility improvement in diamond MOSFETs2019

    • 著者名/発表者名
      T. Matsumoto, U. Sakurai, T. Yamakawa, H. Kato, T. Makino, M. Ogura, D. Takeuchi, S. Yamasaki, T. Inokuma, N. Tokuda
    • 学会等名
      APWS 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Recent Progress in Inversion Channel Diamond MOSFET2019

    • 著者名/発表者名
      N. Tokuda, T. Matsumoto, T. Inokuma, S. Yamasaki, H. Kato, T. Makino, C.E. Nebel
    • 学会等名
      2019 MRS FALL MEETING&EXHBIT
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 反転層チャネルダイヤモンドMOSFETの実証2019

    • 著者名/発表者名
      松本翼,加藤宙光,小山和博,牧野俊晴,小倉政彦,竹内大輔,猪熊孝夫,山崎聡,徳田規夫
    • 学会等名
      2019年第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ダイヤモンドパワーデバイス2019

    • 著者名/発表者名
      徳田規夫
    • 学会等名
      新技術研究会主催 第314回 月例研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ダイヤモンドエレクトロニクスの 将来像と結晶材料開発2018

    • 著者名/発表者名
      徳田規夫
    • 学会等名
      日本学術振興会 結晶成長の科学と技術 第161委員会第108回研究会「2025年結晶産業の未来~新規材料素材編~」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ダイヤモンドで究極の省エネ~低炭素社会の実現を目指す~2018

    • 著者名/発表者名
      徳田規夫
    • 学会等名
      日本海イノベーション会議 新エネルギー戦略-振動発電とダイヤモンド-
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ダイヤモンドパワーデバイスの最新動向とその可能性2018

    • 著者名/発表者名
      徳田規夫
    • 学会等名
      技術情報協会主催セミナー 次世代パワーデバイスの最新開発動向と実用化展望
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 反転層チャネルダイヤモンドMOSFET ~ ウェットアニール処理による高品質ダイヤモンドMOS界面の形成 ~2018

    • 著者名/発表者名
      松本翼,加藤宙光,牧野俊晴,小倉政彦,竹内大輔,猪熊孝夫,山崎聡,徳田規夫
    • 学会等名
      MOSデバイス・メモリ高性能化-材料・プロセス技術 (シリコン材料・デバイス研究会と応用物理学会シリコンテクノロジー分科会との合同開催)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ダイヤモンド MOS キャパ シタにおける 低界面準位密度 10^11 cm -2eV-1オーダーの実現2018

    • 著者名/発表者名
      桜井 海匡、松本 翼、 牧野 俊晴、山崎 聡 、Christoph E. Nebel、猪熊 孝夫、徳田 規夫
    • 学会等名
      平成30年度(2018年)応用物理学会北陸・信越支部学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Non-plasma Anisotropic Diamond Etching with High Rate and Selectivity2018

    • 著者名/発表者名
      M. Nagai, K. Nakanishi, T. Tabakoya, H. Kato, T. Makino, S. Yamasaki, T. Matsumoto, T. Inokuma and N. Tokuda
    • 学会等名
      ACSIN-14 & ICSPM26
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Inversion channel MOSFET on lightly impurity doped n-type diamond2018

    • 著者名/発表者名
      T. Matsumoto, H. Kato, T. Makino, S. Ohmagari, M. Ogura, D. Takeuchi, T. Inokuma, S. Yamasaki and N. Tokuda
    • 学会等名
      ACSIN-14 & ICSPM26
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Conductive-Probe AFM Characterization of Diamond (111) Surfaces with Step-Terrace Structures2018

    • 著者名/発表者名
      N. Tokuda, R. Yoshida, M. Nagai, T. Tabakoya, S. Yamasaki, T. Makino, T. Matsumoto and T. Inokuma
    • 学会等名
      ACSIN-14 & ICSPM26
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 熱化学反応を用いた選択的かつ高速な結晶異方性ダイヤモンドエッチング2018

    • 著者名/発表者名
      長井 雅嗣,松本 翼,猪熊 孝夫, 徳田 規夫
    • 学会等名
      第4回有機・無機エレクトロニクスシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Conductive-Probe AFM Characterization of Atomically Well-Defined Diamond (111) Surfaces2018

    • 著者名/発表者名
      Norio TOKUDA, Ryo YOSHIDA, Masatsugu NAGAI, Taira TABAKOYA, Tsubasa MATSUMOTO, Takao INOKUMA
    • 学会等名
      The 12th International New Diamond and Nano Carbons Conference (NDNC 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 100 kA/cm2 Schottky-pn diodes on freestanding diamond (100) substrate2018

    • 著者名/発表者名
      T. Matsumoto, R. Yoshida, T. Yamamoto, T. Teraji, O. Ariyada, H. Kato, S. Yamasaki, T. Inokuma, N. Tokuda
    • 学会等名
      Hasselt Diamond Workshop 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Inversion channel diamond MOSFET with lightly phosphorus doped body2018

    • 著者名/発表者名
      T. Matsumoto, H. Kato, T. Makino, M. Ogura, D. Daisuke, T. Inokuma, N. Tokuda, S. Yamasaki
    • 学会等名
      Hasselt Diamond Workshop 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 窒素ドープn 層/低抵抗p+-ダイヤモンド(100)CVD 自立基板を用いた ショットキーpn ダイオード2017

    • 著者名/発表者名
      吉田稜、山本貴大、長井雅嗣、松本翼、寺地徳之、有屋田修、加藤宙光、山崎聡、徳田規夫、猪熊孝夫
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ダイヤモンドMOSFET における反転層確認とFET 動作実証2017

    • 著者名/発表者名
      松本翼、加藤宙光、牧野俊晴、小倉政彦、竹内大輔、猪熊孝夫、徳田規夫、山崎聡
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] High-Rate and Anisotropic Diamond Etching by Oxidation-Reduction Reaction at NiO/Diamond Interface2017

    • 著者名/発表者名
      Masatsugu Nagai, Taira Tabakoya, Tsubasa Matsumoto, Takao Inokuma, Norio Tokuda
    • 学会等名
      The 8th International Symposium on Surface Science
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ダイヤモンドパワーデバイス開発の最新動向と離陸への課題2017

    • 著者名/発表者名
      徳田規夫
    • 学会等名
      第14回 PDEAパワーデバイスセミナー
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 水蒸気とニッケルを用いた非プラズマプロセスによるダイヤモンドの高速・異方性エッチング技術を開発

    • URL

      https://www.kanazawa-u.ac.jp/rd/56469

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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