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2次元六方晶窒化ホウ素単結晶パワーデバイス動作の実現

研究課題

研究課題/領域番号 23KJ0416
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金
応募区分国内
審査区分 小区分21050:電気電子材料工学関連
研究機関東京大学

研究代表者

NGAMPRAPAWAT SUPAWAN  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2023-04-25 – 2024-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2023年度)
配分額 *注記
1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2024年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2023年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードhexagonal boron nitride / carbon doping / power devices / single crystal / carrier injection / rectification
研究開始時の研究の概要

Injecting carriers into single-crystal h-BN poses a challenge toward the development of h-BN-based high-power electronics. This study encompasses the entire process, from carrier injection to hBN power device fabrication and its characterization.

研究実績の概要

This study proposes single-crystal carbon-doped hexagonal boron nitride (hBN:C) as a potential material for high-temperature and high-voltage two-dimensional (2D) power-switching devices, which will fulfill the 2D electronic platform. We have established the contact formation technique and shown that, with C doping, carriers can be injected, and the injection mechanism is proposed; however, when C doping density increases to 10 at% C, the applied electric field (E) induces C migration due to the existence of 2D C domains in 2D hBN matrix. The appropriate C doping density that does not lead to C domain formation is essential. To demonstrate hBN:C-based power devices, a relatively large E is required to inject carriers in a lateral structure, we thus propose a vertical structure, where the channel length is reduced from micrometer scale to nanometer scale, to show rectifying properties with an expected smaller turn-on voltage. The rectified current can be successfully observed in these vertical hBN:C devices. We have paved the way for understanding an insight into the properties of hBN:C as well as developing the future 2D hBN-based electronics.

報告書

(1件)
  • 2023 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] From h‐BN to Graphene: Characterizations of Hybrid Carbon‐Doped h‐BN for Applications in Electronic and Optoelectronic Devices2023

    • 著者名/発表者名
      Ngamprapawat Supawan、Kawase Jimpei、Nishimura Tomonori、Watanabe Kenji、Taniguchi Takashi、Nagashio Kosuke
    • 雑誌名

      Advanced Electronic Materials

      巻: 9 号: 8 ページ: 2300083-2300083

    • DOI

      10.1002/aelm.202300083

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Rectifying properties of single-crystal h-BN-based vertical power devices2024

    • 著者名/発表者名
      Ngamprapawat Supawan、Nishimura Tomonori、Kanahashi Kaito、Watanabe Kenji、Taniguchi Takashi、Nagashio Kosuke
    • 学会等名
      The 71st JSAP Spring Meeting 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] From h-BN to Graphene: Understanding Electrical Conductivity of Single-Crystal Carbon-Doped h-BN through Its Structure2023

    • 著者名/発表者名
      Ngamprapawat Supawan、Nishimura Tomonori、Watanabe Kenji、Taniguchi Takashi、Nagashio Kosuke
    • 学会等名
      2023 Material Research Society (MRS) spring meeting & exhibit
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] From h-BN to graphene: comprehensive structural characterizations of hybrid carbon-doped h-BN to understand its electrical conductivity2023

    • 著者名/発表者名
      Ngamprapawat Supawan、Kawase Jimpei、Nishimura Tomonori、Watanabe Kenji、Taniguchi Takashi、Nagashio Kosuke
    • 学会等名
      2023 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Observation of graphene domain of C-doped monolayer h-BN by c-AFM2023

    • 著者名/発表者名
      Kawase Jimpei、Ngamprapawat Supawan、Nishimura Tomonori、Taniguchi Takashi、Watanabe Kenji、Nagashio Kosuke
    • 学会等名
      The 70st JSAP Spring Meeting 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

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公開日: 2023-04-26   更新日: 2024-12-25  

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