| 研究課題/領域番号 |
19K15042
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
松本 翼 金沢大学, ナノマテリアル研究所, 准教授 (00739568)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020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)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| キーワード | ダイヤモンド / MOSFET / パワーデバイス / MOS / 反転層 / 高周波 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ダイヤモンドは、バルク移動度、絶縁破壊電界等の優れた物性を持っていることが知られている。一方で新しい半導体であるがゆえに、デバイス応用は進んでいない。申請者は世界に先駆け、リンドープn型ダイヤモンドを用いた反転層MOSFETの作製、動作に成功した。しかし、そのチャネル移動度はバルク移動度に比べ、非常に低い値に留まっている。本研究では、申請者が独自に開発を進めてきた不純物濃度と平坦性の制御に優れた窒素ドーピング技術を導入し、MOS構造における半導体の不純物濃度や表面ラフネスが、反転層ダイヤモンドMOSFETの低いチャネル移動度の原因である界面準位やキャリア散乱に与える要因を科学的に明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
ダイヤモンド半導体は、優れた物性を有しているが、新しい半導体であるがゆえに、デバイス応用は進んでいない。本研究では、世界に先駆けて実現した反転層チャネルMOSFETにおいて低いチャネル移動度の原因である界面準位やキャリア散乱を理解するため、ダイヤモンド中の不純物濃度や表面ラフネスがデバイス特性に与える影響を調査した。結果、MOSFETにおいては窒素の低濃度化に課題を残すものの、従来の移動度を2倍程度改善する50 cm^2/Vsを実現した。また、ホウ素ドープp型ダイヤモンド表面のラフネスを低減させることで、MOSキャパシタにおいて10^11 cm^-2eV^-1台の低い界面準位密度を達成した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究によって確立しつつある窒素ドーピング技術は、本研究対象とするMOSFET以外のパワーデバイスにおけるドリフト層や素子分離層の形成技術にとどまらず、量子デバイス応用が期待される窒素と空孔との複合欠陥であるNVセンタの精密形成のコア技術となると考えられる。今後も継続して研究していくことにより、SiCやGaNで実現できない高いチャネル移動度を達成するだけではなく、すべてのダイヤモンドデバイスの性能向上に寄与したい。
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