| 研究課題/領域番号 |
20K04578
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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 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
田中 敦之 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 特任准教授 (30774286)
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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 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | GaN / 窒化ガリウム / パワーデバイス / 衝突電離係数 / 転位 / 漏れ電流 / 多光子PL / OBIC / キャリア分布計測 / 多光子PL-OBIC / 電界分布計測 / 電界強度分布 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
今回の手法は半導体であるGaN中に光を照射して電荷を発生させ、この電荷がGaN中を移動することを電流として検出します。この電流はGaN内部の電界強度分布の影響を受けるので電流から電界強度分布の情報が得られます。今回特に新しいのはこの電荷の生成位置を三次元的に制御した状態で行う技術を用いることです。これによりGaN中の電界強度分布を三次元的に観察することが可能です。新しい手法であるので、研究開始後はまず、電流値から電界に直すためのデータ取得を行い、電流値をみれば電界強度に校正できるようにします。その後、これらの手法を用いてGaNの物性値評価等を行います。
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| 研究成果の概要 |
多光子PL-OBICという新手法による、GaNの衝突電離係数評価を行ったり、順方向通電中のGaNダイオード中のキャリア分布の観察を試みたり、GaN基板の無転位領域を用いたPiNダイオードの漏れ電流を詳細に解析し、転位の影響を詳しく調べたり等、GaNをパワーデバイスに用いる際に必要だが、未解明な物性の解明に取り組んだ。その結果として、これまでは得られていなかった広い不純物濃度範囲での衝突電離係数が明らかにすることができた。また、デバイスキラーとなるような転位が含まれていない場合には転位の漏れは無転位の場合と比べると微々たるものであること、ただし漏れのモデルは異なることを明らかにすることができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
今後GaNを用いたパワーデバイスが社会に実装されていくことが予想されるが、そのような情勢を考慮すると今回の研究成果の意義は大きいと考えている。まず、広い不純物濃度範囲での衝突電離係数を明らかにしたことについては、今後様々なデバイスが設計されると予想されるが、その耐圧設計の際の重要な指標となる。さらにこの衝突電離を深く研究したことが発展してテラヘルツ発振素子となるGaN-IMPATTの研究にもつながっている。また、転位に関する内容では、パワーデバイスに用いる場合無転位まで行かなくてもGaNデバイスは実用可能であることを示したことになり、今後のGaN基板開発の方向性に示唆を与えるものである。
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