ＧａＮ系ＨＥＭＴにおける異常現象や特性劣化の解明及びそれらの対策法の理論的研究

• 研究課題/領域番号: 23560411
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 芝浦工業大学
• 研究代表者: 堀尾 和重 芝浦工業大学, システム工学部, 教授 (10165590)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2011年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: ガリウムナイトライド / HEMT / 電流コラプス / フィールドプレート / 耐圧 / ２次元解析 / バッファ層 / トラップ / 計算機解析

研究概要

AlGaN/GaN電界効果トランジスタで見られる緩やかな電流応答を計算機シミュレーションにより解析し，そのメカニズムを明らかにすると共に，その軽減策について検討した。特に，いわゆるフィールドプレートを導入することにより緩やかな電流応答が軽減されることを示し，最適なフィールドプレート構造について検討した。また，フィールドプレート導入によるオフ耐圧の向上についても検討した。

研究成果

• [雑誌論文] Increase in breakdown voltage of AlGaN/GaN HEMTs with a high-k dielectric layer (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Hanawa, K. Horio
  • 雑誌名: Phys. Status Solidi (a) 巻: vol.211, no.4 ページ: 784-787
• [雑誌論文] Numerical analysis of breakdown voltage enhancement in AlGaN/GaN HEMTs with a high-k passivation layer (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Hanawa, H. Onodera, A. Nakajima, K. Horio
  • 雑誌名: IEEE Trans. Electron Devices 巻: vol.61, no.3 ページ: 769-775
• [雑誌論文] Numerical analysis of breakdown voltage enhancement in AlGaN/GaN HEMTs with a high-k passivation layer (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Hanawa, H. Onodera, A. Nakajima, and K. Horio
  • 雑誌名: IEEE Trans. Electron Devices 巻: 61 ページ: 769-775
  • 査読あり
• [雑誌論文] Increase in breakdown voltage of AlGaN/GaN HEMTs with a high-k dielectric layer (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Hanawa and K. Horio
  • 雑誌名: Physica Status Solidi (a) 巻: 211 ページ: 784-787
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of lags and current collapse in source-field-plate AlGaN/GaN high electron mobility transistors (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Hanawa, H. Onodera, K. Horio
  • 雑誌名: Jpn J. Appl. Phys. 巻: vol.52, no.8
  • NAID: 210000142767
• [雑誌論文] Analysis of lags and current collapse in source-field-plate AlGaN/GaN high electron mobility transistors (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Hanawa, H. Onodera and K. Horio
  • 雑誌名: Jpn J. Appl. Phys 巻: 52
  • NAID: 210000142767
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of buffer-impurity and field-plate effects on breakdown characteristics in small sized AlGaN/GaN high electron mobility transistors (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Onodera, K. Horio
  • 雑誌名: Semicond. Sci. Technol. 巻: vol.27, no.8
• [雑誌論文] Backside-electrode effects on current collapse in field-plate AlGaN/GaN HEMTs (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Horio, H. Onodera
  • 雑誌名: Phys. Status Solidi C 巻: vol.9, no.7 ページ: 1655-1657
• [雑誌論文] Buffer-related gate lag in AlGaN/GaN HEMTs (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Nakajima, K. Fujii, K. Horio
  • 雑誌名: Phys. Status Solidi C 巻: vol.9, no.7 ページ: 1658-1660
• [雑誌論文] Analysis of buffer-impurity and field-plate effects on breakdown characteristics in small sized AlGaN/GaN high electron mobility transistors (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Onodera and K. Horio
  • 雑誌名: Semicond. Sci. Technol. 巻: 27 号: 8 ページ: 0850161-6
  • DOI: 10.1088/0268-1242/27/8/085016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Buffer-related gate lag in AlGaN/GaN HEMTs (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Nakajima, K. Fujii and K. Horio
  • 雑誌名: Phys. Status Solidi C 巻: 9 号: 7 ページ: 1658-1660
  • DOI: 10.1002/pssc.201100636
  • 査読あり
• [雑誌論文] Backside-electrode effects on current collapse in field-plate AlGaN/GaN HEMTs (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Horio and H. Onodera
  • 雑誌名: Phys. Status Solidi C 巻: 9 号: 7 ページ: 1655-1657
  • DOI: 10.1002/pssc.201100554
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical analysis of buffer-trap effects on gate lag in AlGaN/GaN high electron mobility transistors (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Nakajima, K. Fujii, K. Horio
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: vol.50, no.10
  • NAID: 40019043757
• [雑誌論文] Analysis of backside-electrode and gate-field-plate effects on buffer-related current collapse in AlGaN/GaN high electron mobility transistors (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Horio, H. Onodera, A. Nakajima
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: vol.109, no.11
• [雑誌論文] Numerical analysis of buffer-trap effects on gate lag in AlGaN/GaN high electron mobility transistors (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Nakajima, K. Fujii and K. Horio
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 50 ページ: 1043031-6
  • NAID: 40019043757
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of backside-electrode and gate-field-plate effects on buffer-related current collapse in AlGaN/GaN high electron mobility transistors (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Horio, H. Onodera and A. Nakajima
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 109 ページ: 1145081-7
  • 査読あり
• [学会発表] Increase in breakdown voltage of AlGaN/GaN HEMTs with a high-k dielectric layer (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Hanawa, K. Horio
  • 学会等名: Abstracts of the Tenth International Conference of Nitride Semiconductors (ICNS-10)
  • 発表場所: Washington, USA
• [学会発表] Breakdown voltage enhancement in AlGaN/GaN HEMTs using a high-k passivation layer (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Horio, H. Hanawa
  • 学会等名: Proceedings of 37th Workshop on Compound Semiconductor Devices and Integrated Circuits (WOCSDICE 2013)
  • 発表場所: Rostok, Germany
• [学会発表] Simulation of back-electrode effects on lags and current collapse in field-plate AlGaN/GaN HEMTs (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Horio, H. Onodera, T. Fukai
  • 学会等名: Proceedings of Nanotech 2013
  • 発表場所: Washington, USA
• [学会発表] Similarities of lags, current collapse and breakdown characteristics between source and gate field-plate AlGaN/GaN HEMTs (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Hanawa, H. Onodera, A. Nakajima, K. Horio
  • 学会等名: Proceedings of 2013 IEEE International Reliability Physics Symposium (IRPS 2013)
  • 発表場所: Monterey, USA
• [学会発表] Physics-based simulation of field-plate effects on breakdown characteristics in AlGaN/GaN HEMTs (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Onodera, K. Horio
  • 学会等名: Proceedings of the European Microwave Integrated Circuits Conference 2012
  • 発表場所: Amsterdam, Netherland
• [学会発表] Analysis of lags and current collapse in source-field-plate AlGaN/GaN HEMTs (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Hanawa, H. Onodera, K. Horio
  • 学会等名: Proceedings of 2012 International Workshop on Nitride Semiconductors
  • 発表場所: Sapporo, Japan(MoP-ED-18)
• [学会発表] Analysis of breakdown characteristics in small-sized field-plate AlGaN/GaN HEMTs (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Onodera, K. Horio
  • 学会等名: Proceedings of 36th Workshop on Compound Semiconductor Devices and Integrated Circuits (WOCSDICE 2012)
  • 発表場所: Porquerolles, France
• [学会発表] ゲート及びソースフィールドプレートAlGaN/GaN HEMTのラグや電流コラプスの類似性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 塙，小野寺，中島，堀尾
  • 学会等名: ２０１２年電子情報通信学会総合大会
  • 発表場所: 岡山大学
• [学会発表] ソースフィールドプレート構造AlGaN/GaN HEMTにおける電流コラプスの解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 塙，小野寺，堀尾
  • 学会等名: ２０１２年春季第５９回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
• [学会発表] フィールドプレート構造微細AlGaN/GaN HEMTの耐圧特性の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小野寺，堀尾
  • 学会等名: ２０１２年春季第５９回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
• [学会発表] 微細AlGaN/GaN HEMTの耐圧特性に与えるバッファ層内不純物とフィールドプレートの影響の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小野寺，中島，堀尾
  • 学会等名: 電子情報通信学会電子デバイス研究会
  • 発表場所: 機会振興会館（東京都）
• [学会発表] Physics-based simulation of back-electrode effects on lag and current collapse in field-plate AlGaN/GaN HEMTs (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Onodera, A. Nakajima, K. Horio
  • 学会等名: Proceedings of the European Microwave Integrated Circuits Conference 2011
  • 発表場所: Manchester, United Kingdom
• [学会発表] Effects of buffer impurities and field plate on breakdown performance in small-sized AlGaN/GaN HEMTs (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Onodera, A. Nakajima, K. Horio
  • 学会等名: Abstracts of the 9th International Conference on Nitride Semiconductors (ICNS-9)
  • 発表場所: Glasgow, United Kingdom(J1.6)
• [学会発表] Backside-electrode effects on current collapse in field-plate AlGaN/GaN HEMTs (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Horio, H. Onodera
  • 学会等名: Abstracts of the 16th Semiconducting and Insulating Materials Conference (SIMC-XVI)
  • 発表場所: Stockholm, Sweden(Tu1-8)
• [学会発表] Buffer-related gate lag in AlGaN/GaN HEMTs (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Nakajima, K. Fujii, K. Horio
  • 学会等名: Abstracts of the 16th Semiconducting and Insulating Materials Conference (SIMC-XVI)
  • 発表場所: Stockholm, Sweden(Tu3-24)
• [学会発表] Effects of buffer traps on breakdown characteristics in field-plate AlGaN/GaN HEMTs (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Onodera, A. Nakajima, K. Horio
  • 学会等名: Proceedings of the 5th Asia-Pacific Workshop on Widegap Semiconductors (APWS 2011)
  • 発表場所: Toba, Japan
• [学会発表] Field-plate and back-electrode effects on lag and current collapse in AlGaN/GaN HEMTs (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Onodera, A. Nakajima, K. Horio
  • 学会等名: Proceedings of the 5th Asia-Pacific Workshop on Widegap Semiconductors (APWS 2011)
  • 発表場所: Toba, Japan
• [学会発表] Physics-based simulation of back-electrode effects on lag and current collapse in field-plate AlGaN/GaN HEMTs (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Horio
  • 学会等名: 2011 European Microwave Integrated Circuits Conference
  • 発表場所: Manchester, England
• [学会発表] フィールドプレート構造微細AlGaN/GaN HEMTの耐圧特性の数値解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小野寺，中島，堀尾
  • 学会等名: 平成２３年度電気関係学会東北支部連合大会
  • 発表場所: 東北学院大学
• [学会発表] Physics-based simulation of field-plate effects on breakdown characteristics in AlGaN/GaN HEMTs
  • 著者名/発表者名: H. Onodera and K. Horio
  • 学会等名: 2012 European Microwave Integrated Circuits Conference
  • 発表場所: Amsterdam, Netherland
• [学会発表] Analysis of lags and current collapse in source-field-plate AlGaN/GaN HEMTs
  • 著者名/発表者名: H. Hanawa, H. Onodera and K. Horio
  • 学会等名: 2012 International Workshop on Nitride Semiconductors
  • 発表場所: Sapporo, Japan
• [学会発表] Analysis of breakdown characteristics in small-sized field-plate AlGaN/GaN HEMTs
  • 著者名/発表者名: H. Onodera and K. Horio
  • 学会等名: 36th Workshop on Compound Semiconductor Devices and Integrated Circuits
  • 発表場所: Porquerolles, France
• [学会発表] 高誘電率パシベーション膜を有するAlGaN/GaN HEMTの耐圧向上の解析
  • 著者名/発表者名: 塙，中島，堀尾
  • 学会等名: ２０１３年春季第６０回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川大学
• [学会発表] ソースフィールドプレート構造AlGaN/GaN HEMTのラグ現象，電流コラプス及び耐圧特性の解析
  • 著者名/発表者名: 塙，小野寺，堀尾
  • 学会等名: 電子情報通信学会電子デバイス・マイクロ波研究会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] ソースフィールドプレート構造AlGaN/GaN HEMTにおける電流コラプスの解析（２）
  • 著者名/発表者名: 塙，小野寺，堀尾
  • 学会等名: ２０１２年秋季第７３回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 松山大学