| 研究課題/領域番号 |
19H02165
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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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| 審査区分 |
小区分21050:電気電子材料工学関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
末光 哲也 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 特任教授 (90447186)
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| 研究分担者 |
橋詰 保 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 特任教授 (80149898)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2021年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2020年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2019年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
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| キーワード | 窒化物半導体 / HEMT / 窒素極性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
窒素極性GaN結晶を用いた高電子移動度トランジスタ（HEMT）は、ノーマリーオフ動作の実現やナチュラルスーパージャンクション（NSJ）による耐圧向上等の点で、従来から研究開発が行われているGa極性結晶を用いたGaN HEMTに対して優位性があると考える。本研究では、窒素極性HEMTの次世代パワーデバイスへの応用に視点を向け、既存のGa極性HEMTに対する優位性を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
窒素極性窒化ガリウム（GaN）結晶を用いた高電子移動度トランジスタ（HEMT）に注目し、次世代パワーデバイスへの応用に視点を向け、既存のGa極性結晶を用いたデバイスに対する優位性を明らかにすることを目指している。
こうしたデバイス構造の設計のためには、分極電荷がバンドプロファイルに与える影響を正しくモデル化する必要がある。特に、窒素極性とGa極性でGaNの障壁高さに違いが現れることを説明するモデルが無かったため、表面分極電荷が表面から数オングストロームの深さに広がって存在するとした新たなモデルを提案
し、実験で得られた両極性間の障壁高さの違いを説明することを可能にした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
窒素極性窒化物半導体は作製が難しく、報告例が少ないため、基本的な材料パラメータに関する情報も少ない。ショットキー障壁高さもその一つである。今回提案したモデルにより、GaN以外の材料でも一般的なGa極性結晶での障壁高さが分かっていれば、窒素極性でどれくらいになるのか、その材料の分極電荷密度と誘電率から推測することが可能となり、窒素極性材料を用いたパワーデバイス等のバンドエンジニアリングの際の一助となる。
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