| 研究課題/領域番号 |
22K18808
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分21:電気電子工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
本田 善央 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 教授 (60362274)
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| 研究分担者 |
田中 敦之 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 特任准教授 (30774286)
新田 州吾 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 特任准教授 (80774679)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 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 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2023年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | 窒化物半導体 / pn接合 / HVPE法 / Mgドーピング / SJ構造 / GaN / HVPE / SJ / パワーデバイス / 高速エピタキシャル成長 / Mgの偏析 / Mgのメモリー効果 / SJダイオード |
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| 研究開始時の研究の概要 |
これまで実現していないGaNを用いたSJダイオードの作製を目指す。我々は、高速成長可能なHVPE法におけるp型伝導の実現に成功したことから、pn接合の厚膜化を可能とした。本手法を利用して、SJ構造のpn接合周期構造の成長を試みる。p型不純物に用いるMgの成長中での拡散による深さ方向への不純物濃度の不均一の抑制、厚膜化に伴う表面モフォロジーの悪化およびデバイスプロセスの確立を図る。SJダイオードを作製し特性を得ることを目的とし、そのための基礎的な成長～プロセス技術を構築する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、HVPEにおいてpn周期構造を作製すること、およびイオン注入技術を用いた横型pn接合の作製とそのプロセス確立を目指して研究を行った。pn周期構造においては、HVPE成長炉内のMgメモリ効果の改善を行い、急峻なpn界面の作製に成功した。さらに、p-GaN上にn-GaNを成長した場合、SIMSによりMg濃度を計測すると、測定限界以下まで減少することを明らかとした。この成果から周期構造の作製への可能性を示した。また横型pn構造では、整流性を確認するとともに電流通電時の発光を確認したことから、pn接合が作製可能であると考えられる。一方で非常に抵抗値は高く、コンタクト抵抗に課題を残している。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
GaN成長では、通常pn接合を作製する際はp層をトップにする。これはMgの炉内メモリが強く、Mgを使用した後の膜にMgが入り込むため、デバイスが作製困難となるためである。また、HVPE法ではMgのドーピング自体がこれまで困難であった。本研究により、HVPE法によりMgの濃度制御を確立することに加え、メモリ効果を改善することで、理想的なpn周期構造を作製するための基礎的な技術を獲得した。これにより、HVPE法の高速な成長速度を利用可能となる。本成果はpn周期構造を用いた超高耐圧GaNパワーデバイスを作製するための基幹技術となりうる可能性を有しており、学術的、社会的に大きな意義を有する。
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