| 研究課題/領域番号 |
19K04501
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
井村 将隆 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主任研究員 (80465971)
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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 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | 窒化アルミニウム / ダイヤモンド / 光デバイス / 電子デバイス / 有機金属化合物気相成長法 / マイクロ波プラズマ気相成長法 / ワイドギャップ半導体 / 窒化物半導体 / 電子デバイス・電子機器 / ダイオード / 電子エミッタ / 有機金属化合物化合物気相成長法 / 原子層堆積成長法 / 原子層体積成長法 / PIN接合 / ヘテロ接合 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、AlN／ダイヤモンドヘテロ構造を利用したpin接合ダイオードを試作評価し、高性能ダイヤモンド電子エミッタの開発を行うことを目標とする。ここでは、n型AlNからダイヤモンド側に高濃度の電子を注入し、負性電子親和力を有すダイヤモンド水素終端表面より電子を放出させる。また結晶品質・ドーピング濃度・表面-バルク構造の最適化を行うことで、本デバイスが大面積・大電流動作可能であることを実証する。最終的には、真空スイッチとして応用することで、大電流・高耐圧パワースイッチを実現し当該分野に新規提供する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、窒化アルミニウム(AlN)／ダイヤモンドpin構造を用いたダイヤモンド電子デバイスの高性能化及び新機能デバイスの開発を試みた。有機金属化合物気相成長法を用いて成長温度1300℃以上でAlNを成長させることで、AlN結晶の品質を向上させ、結晶中の残留不純物濃度をSIMSの検出限界値以下に制御した。この条件下でSiドーパント濃度(流量)を従来より一桁増加させSiをドーピングすることに成功した。続いてSiドープAlNにTi/Al/Ti/Au電極を形成し、ポストアニール処理を窒素雰囲気下750℃以上で実施することで、オーミック特性に近い電流電圧特性を得ることに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
窒化アルミニウム(AlN)及びダイヤモンドは材料・物質特性の観点から究極のワイドギャップ半導体であり、これら材料を用いた半導体デバイスは、自動車・無線通信・宇宙開発、医療等の幅広い分野で応用が可能である。そのため、本研究課題で得られた成果は、21 世紀の基幹技術となる次世代光・電子デバイスの開発・活性化の一翼を担うものである。
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