| 研究課題/領域番号 |
20K04581
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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 | 大阪公立大学 (2022)
大阪市立大学 (2020-2021) |
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研究代表者 |
梁 剣波 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (80757013)
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| 研究分担者 |
重川 直輝 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (60583698)
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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: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | ダイヤモンド / GaN / 放熱問題 / Ga2O3 / 直接接合 / 高耐熱性 / ヘテロ接合 / GaN/ダイヤモンド直接接合 / 高温耐熱性 / 接合界面構造 / ダイヤモンドの再結晶 / 中間層 / Si/ダイヤモンドヘテロ接合 / 電流－電圧特性 / ヘテロ構造 / 結合状態 / 界面構造 / 耐熱性 / 直接接合界面 / 導電性ダイヤモンド |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ダイヤモンドの有する非常に高い絶縁破壊電界と最高熱伝導率という材料的メリットを活かした次世代パワーデバイスの実現を目指す。導電性ダイヤモンドと窒化ガリウム（GaN）、酸化ガリウム（Ga2O3）基板との直接接合技術を開発する。導電性を有するn型ダイヤモンドと大口径ダイヤモンド基板の欠如という２つの問題点を解決するための技術開発を行う。本提案課題においては、ダイヤモンド／GaN、ダイヤモンド／Ga2O3ヘテロ接合を試作し、そのダイオード特性を実証し、熱処理条件による界面のナノ構造と電気的特性に及ぼす影響を調査する。ヘテロ接合の電流輸送機構とバンド構造を解明し、電気特性向上のための課題を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
常温においてダイヤモンドとGaNの直接接合に成功し、1000℃の耐熱性を有することを実証した。。熱処理温度と界面構造、組成、結合状態の相関を解明した。ダイヤモンドとGa2O3の常温接合を達成し、熱処理前後の接合界面のナノ構造を観察し、界面構造とその組成成分を分析した。p+-Si /p-ダイヤモンドとn+-Si/p-ダイヤモンドヘテロ接合ダイオードを作製し、その電流-電圧および電流-電圧-温度特性を評価した。熱処理温度と界面のキャリア輸送特性の相関を解明し、理想係数の改善とリーク電流の低減を実現した。Si/ダイヤモンドヘテロ接合ダイオードの熱安定性を実証した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
GaN/ダイヤモンド接合界面がGaNデバイス作製プロセスに必要な耐熱温度を有することを示し、高放熱性能を有するGaNデバイスの実現を可能にした。ダイヤモンドとGa2O3の常温接合の達成により、Ga2O3の低熱伝導率に起因する放熱問題の解決に対する可能性が示された。p+-Si /p-ダイヤモンドとn+-Si/p-ダイヤモンドヘテロ接合ダイオードが良好な電流-電圧特性を示し、直接接合による高機能性デバイスの実現性が示された。
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