| 研究課題/領域番号 |
21H04553
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(A)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
中区分21:電気電子工学およびその関連分野
|
|---|
| 研究機関 | 東京工業大学 |
|---|
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)
|
|---|
| 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)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-04-05 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 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)
|
|---|
| キーワード | SiC / 界面欠陥 / DFT / SiC-MOS / 界面処理 / 量子コンピュータ / 有効質量近似 / 虚時間発展法 / 電子状態計算 / 界面 / 局在 / 移動度キラー |
|---|
| 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。
|
| 研究実績の概要 |
本年度得られた成果は大きく３つのグループに分けられる。(i)表面欠陥に対する高精度な電子状態解析手法の確立。表面欠陥に対する電子状態計算を実施する際、大きな課題は、表面欠陥に対する高い信頼性の有する電子状態計算手法の選択である。本研究ではSiC表面欠陥をターゲットに、電子状態計算手法の開発と、その精度の確認を実験との比較により、表面欠陥に対して定量的にも高い精度で電子状態計算手法を確立した。(ii)SiC-MOS界面における窒素界面処理の有効性の微視的モデルの提案。SiC-MOSデバイスでは、界面処理として慣習的に窒素界面処理法が用いられる。本研究では、界面窒素が界面近傍のゲート電圧を緩和させる作用を持つことを明らかにした。このことは、界面近傍での閉じ込めポテンシャルを緩やかにし、電子状態密度の増加を誘起する事を見出した。このことが、電子キャリアの移動度向上につながることを明らかにした。さらには、特に、界面での窒素高ドープ層が存在すると、伝導帯下端の波動関数を界面近傍から引き離す作用を持っていることを明らかにした。このことは、界面窒素が電子キャリアの界面構造に対する敏感性を鈍らせる、つまり移動度向上につながることを提案した。(iii)量子優位性を有する量子アルゴリズムの開発。更なる高精度かつ大規模な電子状態計算を実施するため、量子コンピュータのアルゴリズムの開発を行った。特に、量子コンピュータ上において量子優位性（古典コンピュータよりも高速に問題を解く性能）を有するアルゴリズムとして確率的虚時間発展法を開発し、その量子優位性の数学的な証明を行った。
|
| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
|
