| 研究課題/領域番号 |
20K04579
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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 | 豊橋技術科学大学 |
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研究代表者 |
岡田 浩 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30324495)
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| 研究分担者 |
橋詰 保 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 特任教授 (80149898)
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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 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 窒化物半導体 / 電子デバイス / 集積回路 / 過酷環境エレクトロニクス / 集積回路技術 / プロセス技術 / 絶縁膜形成技術 / 窒化物半導体デバイス / モノリシック集積回路 / 電極形成 / 絶縁膜堆積技術 / 素子分離技術 / 絶縁膜体積技術 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
広いバンドギャップや高い電子移動度などの特性を有し、高温など過酷環境動作に有利な特性をもつ窒化物半導体 (GaN) においても、イオン注入技術など集積回路技術が開拓されれば、オールGaNのモノリシック集積回路による過酷環境エレクトロニクスが拓ける。 本研究では、GaN集積回路のためのイオン注入技術や、独自開発した絶縁体/半導体界面形成技術を用いた GaN集積回路の開発に取り組み、高温下などでも安定動作する GaN集積回路実現のベンチマークとなる特性評価データを取得する。こうした研究により、安全安心な社会や、持続可能社会の実現に貢献できる技術・知見を社会に還元する。
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| 研究成果の概要 |
過酷環境エレクトロニクスを可能とする窒化物半導体電子デバイスにむけた検討を行った。独自開発した基底状態原子支援化学気相堆積技術を応用した窒化物半導体上への絶縁膜形成を検討し、リーク電流の低減と界面特性の評価した。堆積後熱処理を検証し3MV/cmの電界印加時に10^-9 A/cm2以下のリーク電流の低い絶縁膜が再現性良く得られることを見出し、絶縁ゲート型窒化物半導体デバイスを試作し有効性を実証した。オーミック電極形成技術や素子分離技術を検討し、集積回路応用への知見を得た。これまでの知見とシリコン集積回路技術を組み合わせた新しい窒化物半導体集積回路の設計を行い原理検証実験に取り組んだ。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
窒化物半導体電子デバイスはパワーエレクトロニクス分野で注目され、情報機器などのACアダプタの小型化などで社会に浸透しつつある。これは窒化物半導体の優れた電気的性質を反映したものであるが、放熱機構を簡略化し、ある程度の高温動作を許容する設計になっていることも大きい。窒化物半導体の集積回路技術の検討は着手されたばかりであるが、本研究で開発した絶縁膜形成技術や設計技術は、これまでに不可能であった高温環境など実際の過酷環境にエレクトロニクスが展開につながる大きな学術的な意義がある。この成果は先に述べたようなエレクトロニクス製品の高効率電力制御など性能向上を可能とするものであり、社会的意義も大きい。
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