研究課題/領域番号 |
20J13885
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研究種目 |
特別研究員奨励費
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配分区分 | 補助金 |
応募区分 | 国内 |
審査区分 |
小区分30010:結晶工学関連
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研究機関 | 名古屋大学 |
研究代表者 |
大西 一生 名古屋大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
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研究期間 (年度) |
2020-04-24 – 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 |
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2021年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2020年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
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キーワード | 窒化ガリウム / ハライド気相成長法 / ドーピング制御 / pn接合ダイオード / パワーデバイス / p型半導体 / 電子デバイス / Mgアクセプタ |
研究開始時の研究の概要 |
窒化ガリウム(GaN)を用いた高耐圧縦型パワーデバイスの作製に向けて、高純度なGaNドリフト層の成長技術の確立が必要である。従来、GaN自立基板作製手法として用いられるハライド気相成長(HVPE)法は、優れた成長速度を有し、キャリアを補償する炭素が原理的に混入しないことから、高純度GaNドリフト層の成長手法として魅力的である。しかしながら、HVPE法をデバイス作製に用いた例は少なく、作製技術は未確立である。本研究では、HVPE法による高耐圧縦型パワーデバイスを作製し、その技術を確立することを目的とする。また、高性能デバイス作製を可能にする知見と指針を得る。
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研究実績の概要 |
本年度は、主にハライド気相成長(HVPE)法によるGaN縦型p-n接合ダイオードの作製に取り組んだ。まず、平坦な表面を有するドリフト層の成長条件を探索した。表面モフォロジーの供給V/III比、基板オフ角度依存性をそれぞれ探索し、表面平坦性を調べた。得られた結果に対し、古典的な結晶成長理論であるBurton-Cabrera-Frankモデルを適用し、平坦な表面が得られるHVPE成長条件の指針を作成した。 次に、デバイス特性に大きな影響を与えるp-n界面の成長条件を探索した。p-n界面成長時の成長速度がデバイス特性に大きな影響を与えることが明らかとなり、成長速度を小さくすることによって、25ー200℃の範囲に渡って理想的なアバランシェ降伏を示すp-n接合ダイオードが作製できた。この成果はAppl. Phys. Lett.誌に掲載されている。一方で、作製したp-n接合ダイオードの逆方向リーク電流は未だに高くなることも明らかとなった。今後、このリーク源の特定と低減手法の確立が必須となる。 並行して、p型GaN厚膜成長にも取り組んだ。膜厚400um程度のMg添加GaN厚膜がHVPE成長でき、Hall効果測定からp型伝導を確認した。この結果はp型GaN基板の実現に繋がることを示している。
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現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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