| 研究課題/領域番号 |
22K04190
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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21050:電気電子材料工学関連
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| 研究機関 | 石巻専修大学 |
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研究代表者 |
中込 真二 石巻専修大学, 理工学部, 教授 (60172285)
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| 研究分担者 |
安田 隆 石巻専修大学, 理工学部, 教授 (90182336)
矢野 浩司 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (90252014)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022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 | 酸化ガリウム / 酸化ニッケル / ｐｎ接合ダイオード / 高耐圧 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
独自に開発した全て酸化物からなるワイドバンドギャップNiO/Ga2O3系ヘテロpn接合ダイオードの基盤技術をさらに発展させ, さらなる高逆方向耐圧・低オン抵抗のダイオードを実現し, SiCの限界値を超える特性を目指す。
高耐圧化を実現するためにフィールドプレート終端構造を導入し, シミュレーションと試作結果の比較を通して最適化を図る。シミュレーションによってNiO層の厚さと導電率, β-Ga2O3基板表面近傍のキャリア濃度, これらのパラメータが特性に及ぼす影響について検討し, その結果を踏まえて試作を行って特性改善を図る。
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| 研究実績の概要 |
β-Ga2O3とNiOからなる全て酸化物のヘテロpn接合ダイオードの特性改善を目的に研究している。前年報告したようにβ-Ga2O3 基板上のNiO 層の形成において、ゾルゲル法では微細な粒状結晶となってしまい平坦な均一膜が得られ難かったので、電子ビーム蒸着NiO層を使うことで試作を続けてきた。この方法を用いたダイオード試作では1000Vを超える耐圧を実現できていた。さらなる高耐圧化のためフィールドプレート終端構造の形成を試み、NiO層をミリングによりエッチングした微細なリング構造の導入実験を行ったが、構造を付加したものの方が逆方向リーク電流が増加する結果となり、ミリングによる接合端面の劣化が示唆された。
ダメージの少ないケミカルなNiO層のエッチングを試みているが、現状ではエッチングレートが小さくダイオード作製に使用できない。
NiO層を多層構造としこのサイズと導電率を変化させる構造を提案し、試作を始めている。SiO2を用いたリフトオフを繰り返すことでサイズを変え、その都度ドーピング濃度の異なるNiO層を形成することができる。この構造によってNiO端部付近の電界強度を徐々に緩和できることがシミュレーションによって解析できており、ダイオード試作に指針を与えており、この方向で試作を行っていく予定である。また、NiO層の形成において、電子ビーム蒸着法ではドーピングができないので、再度ゾルゲル法による成膜プロセスを検討している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
逆方向耐圧の向上のため、フィールドプレート終端構造をNiO層のエッチングをミリングにより行ったが、これがかえって逆方向リーク電流の増加を生んでしまったので、方針変更を迫られた。
平坦で均一なNiO膜を得るため電子ビーム蒸着を使って試作していたが、ドーピングができないので、NiO膜の導電率の制御ができない。現在、改めてゾルゲル法によるNiO層によるダイオード試作（多層構造）に切り替え、成膜条件、試作手順などを精査し検討している。
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| 今後の研究の推進方策 |
ゾルゲル法によってドープNiO層の形成する実験を行い、断面SEM像等の観察から最適化を図る。
シミュレーションの結果に基づき、多層構造ダイオード構造の試作を続け、さらに高い逆方向耐圧を実現し、早急に外部に報告する。
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