| 研究課題/領域番号 |
23K13362
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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 | 東京大学 |
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研究代表者 |
前田 拓也 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (20965694)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 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 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2023年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
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| キーワード | 窒化ガリウム(GaN) / パワーデバイス / ドリフト速度 / c軸方向移動度 / 窒化ガリウム / 高周波デバイス / 高電界効果 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ワイドギャップ半導体である窒化ガリウム(GaN)は，高い絶縁破壊電界や高い電子移動度のおかげで高耐圧かつ低損失なパワーデバイスや高周波増幅デバイスの材料として注目を集めている．デバイスの設計や試作デバイスの特性の理解のためには，キャリア輸送の理解が不可欠であるが，高電界におけるキャリア輸送に関する研究はその測定の難しさから不足しており，特にドリフト速度については測定報告が異種基板上のGaNに限られている．温度依存性やキャリア密度依存性，結晶方位依存性に関する報告は皆無である．そこで本研究では，高品質ホモエピタキシャル成長GaNの高電界ドリフト速度を詳細かつ系統的に調べることに取り組む．
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| 研究実績の概要 |
窒化ガリウム(GaN)は絶縁破壊電界が大きく，高耐圧かつ低損失なパワーデバイス材料として期待されている．特に，近年，導電性のGaN自立基板上にGaNをホモエピタキシャル成長した「GaN on GaN」を用いる縦型パワーデバイスが注目を集めている．縦型構造は，デバイスの高耐圧化や高信頼性化，大電流化，放熱性の向上などに適しており，パワーデバイスにおいて主流の構造である．文字通り，電流が面内ではなく面直(結晶成長)方向に流れる．GaNは六方晶(Wurtzite型)であり，電子移動度やドリフト速度に結晶方位依存性(異方性)が存在すると予想される．そこで，本研究では，GaNの結晶成長である(0001)面成長において縦方向となる<0001>方向の電子移動度および高電界ドリフト速度の測定に取り組んだ．
2023年度は，測定用素子の構造を検討した．測定したいエピ層に対して，基板抵抗やコンタクト抵抗を極力低減するための特殊な構造を設計し，測定に生じうる誤差要因を検討した．現在はデバイス試作に取り組んでいる．2024年度では，作製したデバイスの測定と解析に取り組み，c軸電子移動度や高電界ドリフト速度を明らかにすることを目指す．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
既に測定に必要な構造の検討を終え，デバイス試作に取り組んでいるため．
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| 今後の研究の推進方策 |
今後，作製したデバイスを詳細かつ系統的に評価し，ドリフト速度の電界依存性や異方性，温度依存性，電子濃度依存性などを明らかにすることを目指す．
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