| 研究課題/領域番号 |
21H04553
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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21:電気電子工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
松下 雄一郎 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 特任准教授 (90762336)
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| 研究分担者 |
藤ノ木 享英 (梅田享英) 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (10361354)
大島 武 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 量子機能創製研究センター, センター長 (50354949)
吉岡 裕典 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (60712528)
土方 泰斗 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (70322021)
押山 淳 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 特任教授 (80143361)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-05 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
42,250千円 (直接経費: 32,500千円、間接経費: 9,750千円)
2023年度: 13,650千円 (直接経費: 10,500千円、間接経費: 3,150千円)
2022年度: 13,650千円 (直接経費: 10,500千円、間接経費: 3,150千円)
2021年度: 14,950千円 (直接経費: 11,500千円、間接経費: 3,450千円)
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| キーワード | SiC / 界面欠陥 / SiC-MOS / 量子コンピュータ / 虚時間発展法 / DFT / 界面処理 / 有効質量近似 / 電子状態計算 / 界面 / 局在 / 移動度キラー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
SiC-MOSデバイスは、Siに変わる次世代パワーデバイスとして大きな注目を集めている。しかし、そのSiC-MOS界面（SiC/SiO2界面）には多くの課題が山積している。界面近傍において電子や正孔の移動度に影響を与える欠陥が多量に存在していることが知られている。それらデバイス特性に影響を与える欠陥構造を理論と実験の共同研究により改名することが本研究課題の目的である。また、それを実現するための理論計算手法の確立も本研究課題の目的の１つである。これにより、電子・正孔特性に影響を及ぼすSiC/SiO2界面近傍の欠陥の特定と、界面処理法として知られる窒化界面処理法の微視的有効性の解明を行う。
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| 研究成果の概要 |
SiC-MOSデバイスは、次世代パワーデバイスとして大きな注目を集める一方、SiC/SiO2界面には多くの課題が山積している。界面近傍における高密度な欠陥が存在していることが原因である。理論と実験の共同研究により、原子レベルでの界面欠陥の特定と、その対処法、さらには界面処理の物理を解明することが重要である。本研究課題では、(i)界面欠陥の高精度な電子状態解析法の確立、(ii)SiCの伝導帯下端の特殊性が界面において異常な局在化を誘起し界面欠陥として働き、さらには有効質量近似の破綻を引き起こしていること、(iii)窒素界面処理が移動度を改善するメカニズムを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
SiC-MOSデバイスは、次世代パワーデバイスとして大きな注目を集める一方、そのMOS界面には多くの課題が山積している。原子レベルでの界面欠陥の特定と、そのデバイス特性との相関関係を解明することは学術的にも産業界的にも重要な課題である。本研究成果で得られた、界面欠陥の高精度な電子状態の解析法や、さらには有効質量近似の破綻を引き起こしているメカニズムを明らかにした点は、極めて普遍性が高く、SiCに限った話ではない。本研究課題では半導体物理学の深化を促すことができ、学術的にも社会的にも十分に意義深い成果を得ることができた。
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