| 研究課題/領域番号 |
21K14195
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
田中 一 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (40853346)
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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 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | モンテカルロ / 高電界 / 衝突イオン化 / ワイドギャップ半導体 / キャリア輸送 / シミュレーション |
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| 研究開始時の研究の概要 |
炭化ケイ素・酸化ガリウムなどのワイドギャップ半導体は、大きな絶縁破壊電界を持つことから、高耐圧パワーデバイス用材料として期待されている。しかし、絶縁破壊電界を決定する物性値である衝突イオン化係数が、これらの材料のどのような性質に支配されているかは明らかになっていない。
本研究では、ワイドギャップ半導体に関して、高電界におけるキャリア輸送および衝突イオン化係数の理論解析を行い、これらの振る舞いを、バンド構造や散乱レートが衝突イオン化係数に与える影響に着目して定量的に理解することを目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究では，各種ワイドギャップ半導体における衝突イオン化係数をはじめとした高電界キャリア輸送を理論的に解析した．炭化ケイ素・窒化ガリウム・酸化ガリウムのフルバンド構造を考慮したモンテカルロシミュレーションと，解析的なバンド構造を考慮したモンテカルロシミュレーションとの双方を行った．これらに基づき，衝突イオン化係数の振る舞いをバンド構造や散乱レートなどに着目して議論した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では，各種ワイドギャップ半導体における高電界キャリア輸送特性，特に衝突イオン化係数の振る舞いについて物理的な理解を与えている．また，実験結果や，より負荷の大きい数値計算による結果を，計算負荷をある程度抑えつつ再現するモデルを提示している．これらは，半導体材料物性への理解を深めるという学術的な側面と，デバイスの絶縁破壊特性の予測やその高耐圧化へ向けた構造設計・材料選択のための基礎となるといった実用的な側面との両面において意義のある成果であると言える．
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