| 研究課題/領域番号 |
19H02170
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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 | 京都工芸繊維大学 |
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研究代表者 |
西中 浩之 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 准教授 (70754399)
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| 研究分担者 |
上田 修 明治大学, 研究・知財戦略機構(生田), 研究推進員(客員研究員) (50418076)
池永 訓昭 金沢工業大学, 工学部, 准教授 (30512371)
蓮池 紀幸 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 助教 (40452370)
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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 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2021年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2019年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
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| キーワード | 酸化ガリウム / 強誘電体 / 単一ドメイン / ε相酸化ガリウム / ミストCVD / 混晶 / 結晶成長 / 高電子移動度トランジスタ / 単結晶 / ミストCVD法 / 高移動度トランジスタ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、次世代パワー半導体として期待されている酸化ガリウムの一つの結晶多形であるε型の結晶構造に注目し、従来のパワー半導体が成しえなかった超省エネのパワーデバイスを実現することを目的としている。このε型酸化ガリウムは大きなバンドギャップ、大きな分極、強誘電体特性など、すでに検討されている窒化ガリウムが持ちえない魅力的な物性を持っている。本研究では、このε型酸化ガリウムの材料の開拓を行う。
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| 研究成果の概要 |
本研究では強誘電性のGa2O3による高電子移動度トランジスタに向けた検討を進めた。このκ相のGa2O3はGaNを大きく超える分極を持つことが予想されており、より低消費電力のパワースイッチング素子が期待されている。そのκ相のGa2O3で最も大きな課題であった単一ドメイン化に向けて、新しい基板ε-GaFeO3を提案し、その基板を用いることで初めて単一ドメイン化に成功した。また、この基板のκ-Ga2O3に対する格子不整合度は1%程度と小さく、この小さな格子不整合度は高品質なκ-Ga2O3の形成を可能とした。これらの成果はκ相のパワースイッチング素子の実現に繋がる成果であると考えている。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は新しい強誘電体かつ半導体であるκ-Ga2O3の結晶成長技術や基礎物性を明らかにする研究である。従来のGaNを大きく上回る分極の大きさや分極スイッチングは新しいパワースイッチングデバイスが実現できる可能性を有しており、その学術的意義は大きい。また、この大きな分極はより小さなオン抵抗が実現できるため、より低消費なスイッチング素子が実現できる。このより低消費なスイッチング素子は、超低消費電力社会に向けて大きな社会的意義があると考えている。
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