| 研究課題/領域番号 |
20H00352
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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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 |
中区分30:応用物理工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
森 勇介 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (90252618)
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| 研究分担者 |
上殿 明良 筑波大学, 数理物質系, 教授 (20213374)
津坂 佳幸 兵庫県立大学, 理学研究科, 准教授 (20270473)
酒井 朗 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (20314031)
河村 貴宏 三重大学, 工学研究科, 助教 (80581511)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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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 |
46,540千円 (直接経費: 35,800千円、間接経費: 10,740千円)
2022年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
2021年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
2020年度: 30,550千円 (直接経費: 23,500千円、間接経費: 7,050千円)
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| キーワード | OVPE / GaN / PNダイオード / 低抵抗 / 気相成長 / 低転位 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年申請者は酸化ガリウムを原料とする気相成長技術（OVPE法）において、ファセット成長を利用することで酸素濃度を全面均一にできることを新たに発見した。申請研究では当該新規OVPE法によりGaN結晶の厚膜成長を世界で初めて実現できることを実証する。また、OVPE法で得られる低転位かつ低抵抗のGaN結晶上にデバイスも作製し、リーク電流が低減可能か、基板抵抗による損失をどれほど低減可能か検証する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では低転位密度のGaN結晶をoxide vapor phase epitaxy （OVPE）法により作製し、OVPE-GaN基板上のPNダイオード（PND）の特性を測定することを目的とした。新規にホットウォール加熱形式のヒーターを導入することで、多結晶を抑制し300um/hの高速成長を実現した。OVPE-GaN基板上のPNDの逆方向電圧印可時のリーク電流は、市販のHVPE基板に比べて同程度であったが、順方向電圧印可時に電流が極端に増大する伝導度変調の効果が見られ、高酸素ドープによる高キャリア濃度を用いる優位性を示すことができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
現在、厚膜成長技術の主流として用いられているハイドライド気相成長（HVPE）法では、結晶成長速度が200μm/hと大きいのが特徴であるが、転位密度は種結晶に依存する。一方、OVPE法ではファセット成長により種結晶から転位密度が減少する機構があることに加え、結晶に酸素が高濃度にドープされることから電気抵抗を大幅に低減可能である。当該結晶上にデバイス作製することで、パワーデバイスの歩留まり向上と更なる省エネルギー化が見込まれる。
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