| 研究課題/領域番号 |
21K14210
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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21060:電子デバイスおよび電子機器関連
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
宇佐美 茂佳 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (30897947)
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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: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | GaN / 伝導度変調 / pn接合ダイオード / パワーデバイス / OVPE法 / GaNパワーデバイス / pnダイオード / 窒化物半導体 / ダイオード |
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| 研究開始時の研究の概要 |
次世代パワー半導体材料として期待されるGaNは高耐圧・高周波動作可能であるが、大電流駆動に課題がある。大電流駆動時は発熱が問題となるため、半導体自体の抵抗を低くする必要があるが、GaNでは物性限界を超えて抵抗が低下する「伝導度変調」という現象が無視できるほど小さいという欠点があった。近年、現所属の大阪大学森研究室において超低抵抗かつ低転位密度なGaN自立基板を用いることで大規模伝導度変調の発現を示唆する結果が得られたため、本申請研究ではより低抵抗かつ低転位密度なGaN自立基板を開発することで、GaNにおける伝導度変調を完全制御し、極低損失・高速スイッチングパワーダイオードを実証する。
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| 研究成果の概要 |
酸化物気相成長（OVPE）法で作製した高キャリア濃度GaN基板上にPN接合ダイオードを作製しGaNにおける伝導度変調に基板キャリア濃度が与える影響ついて調査した。自己発熱の影響をパルスIV測定によって排除して評価を行ったところ、基板キャリア濃度の増大によって伝導度変調が促進されドリフト層の抵抗は通常のGaN基板上デバイスに比べて約半分に低減されることがわかった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は高キャリア濃度基板を用いれば直接遷移半導体であるGaNにおいても伝導度変調によるオン抵抗の低減効果を増大させられること，適用耐圧範囲を拡張できることを示した．直接遷移半導体においても伝導度変調を積極的に利用可能な高耐圧デバイスが作製可能となれば，従来トレードオフとなっていた導通損失とスイッチング損失の両方を低減可能な高効率スイッチング素子を実現できる．当該技術は省エネルギー社会実現に貢献できる．
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