| 研究課題/領域番号 |
21K04005
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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21010:電力工学関連
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| 研究機関 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
渡邉 晃彦 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 准教授 (80363406)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,950千円 (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 / パワーデバイス / TEG / スナップバック / パワー半導体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
パワーエレクトロニクス機器を構成するパワーデバイスの高性能化が低炭素化・省エネルギー化社会に実現には不可欠である。ダイヤモンドは、次世代デバイスとして実用化が進んでいるSiCやGaNなどと比較して、超高耐圧パワーデバイスとして利用した場合にその特性を最大限に発揮できる材料である。本研究では、ダイヤモンド・パワーデバイスの耐圧低下を引き起こす要因をTEGを用いた実験的手法で実験的に明確にし、耐圧低下要因の基本パラメータ抽出する。
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| 研究成果の概要 |
ダイヤモンドパワ－デバイスの耐圧層における耐圧低下要因を、独自に提案したテスト用構造を用いて評価することで実験的に検証した。その結果、通常の元素分析では確認できない極微量の不純物に起因すると考えられるスナップバック(*)が発生することが分かり、その発生する印加電圧は不純物の種類や濃度のみならず、デバイスの温度に依存することを明らかにした。
(*)印加電圧を徐々に上昇させる際に、ある電圧で電流が急に流れ始めるとともに電圧が低下する現象
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ダイヤモンドは電気自動車や電力設備、航空宇宙産業に用いられる超高耐圧パワーデバイスを実現する次世代材料として注目されている。本研究では、ダイヤモンド・パワーデバイスの耐圧低下要因を、独自に提案したテスト用構造を用いて抽出することを目的とし研究を行った。通常、耐圧層には不純物を添加しないダイヤモンド層を用いるが、その場合、構造によっては耐圧低下要因となり得るスナップバックが発生することを明らかにし、そメカニズムについて知見を得た。ダイヤモンド・パワーデバイス作製工程でこれまで見逃されていた耐圧低下要因を新たに見出した本研究の成果は、究極の性能を期待されている次世代パワーデバイスの実現に寄与する。
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