超低損失ダイヤモンドパワーデバイス開発のための基盤研究

• 研究課題/領域番号: 24686074
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 徳田 規夫 金沢大学, 電子情報学系, 准教授 (80462860)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 26,520千円 (直接経費: 20,400千円、間接経費: 6,120千円); 2014年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2013年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円); 2012年度: 12,610千円 (直接経費: 9,700千円、間接経費: 2,910千円)
• キーワード: カーボン材料 / ダイヤモンド / パワーデバイス / 半導体

研究成果の概要

ダイヤモンドは、次世代パワーデバイス材料として最も高い省エネ効果が期待されている半導体材料である。本研究は、その材料・プロセス技術の高度化を行うことで、超省エネ化実現のための革新的デバイス特性を創出することを目的とした。本研究で、高品質なp型ダイヤモンド膜の成長技術の開発、超低抵抗率のδドープダイヤモンドの実現、そして、高品質なAl2O3/ダイヤモンド界面を有するダイヤモンドMOS構造の作製に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Anisotropic lateral growth of homoepitaxial diamond (111) films by plasma-enhanced chemical vapor deposition (2014)
  • 著者名/発表者名: Norio Tokuda, Masahiko Ogura, Satoshi Yamasaki, and Takao Inokuma
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 53 号: 4S ページ: 04EH04-04EH04
  • DOI: 10.7567/jjap.53.04eh04
  • NAID: 210000143648
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Formation of Graphene-on-Diamond Structure by Graphitization of Atomically Flat Diamond (111) Surface (2013)
  • 著者名/発表者名: Norio Tokuda, Makoto Fukui, Toshiharu Makino, Daisuke Takeuchi, Satoshi Yamasaki, and Takao Inokuma
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 52 号: 11R ページ: 110121-110121
  • DOI: 10.7567/jjap.52.110121
  • NAID: 210000143041
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of Step-Free Surfaces on Diamond (111) Mesas by Homoepitaxial Lateral Growth (2012)
  • 著者名/発表者名: Norio Tokuda
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 51 号: 9R ページ: 90107-90107
  • DOI: 10.1143/jjap.51.090107
  • NAID: 210000141151
  • 査読あり
• [雑誌論文] プラズマCVD法によるステップフリーダイヤモンド(111)表面の形成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 徳田規夫
  • 雑誌名: 日本結晶成長学会誌 巻: 39 ページ: 185-189
  • 査読あり
• [学会発表] ウェットアニール処理によるダイヤモンドの表面形態と表面伝導層の評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮田 大輔,南山 拓真, 徳田 規夫，竹内 大輔，山崎 聡，猪熊 孝夫
  • 学会等名: 第28回ダイヤモンドシンポジウム
  • 発表場所: 東京電機大学
  • 年月日: 2014-11-19 – 2014-11-21
• [学会発表] ポストウェットアニールによる酸素終端ダイヤモンド(111)表面上のオーミック接触の形成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 南山拓真，宮田大輔，長南幸直， 徳田規夫，小倉政彦，竹内大輔，山崎聡，猪熊孝夫
  • 学会等名: 第28回ダイヤモンドシンポジウム
  • 発表場所: 東京電機大学
  • 年月日: 2014-11-19 – 2014-11-21
• [学会発表] 異方性エッチングによる原子的平坦なダイヤモンド（111）表面の形成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 黒島裕貴，徳田規夫, 牧野俊晴，山崎聡，猪熊孝夫
  • 学会等名: 第28回ダイヤモンドシンポジウム
  • 発表場所: 東京電機大学
  • 年月日: 2014-11-19 – 2014-11-21
• [学会発表] ウェットアニール処理によるダイヤモンド MESFET作製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中西一浩，南山拓真，宮田大輔， 辻裕司, 徳田規夫, 小倉政彦，山崎聡，森本章治, 川江健, 猪熊孝夫
  • 学会等名: 第28回ダイヤモンドシンポジウム
  • 発表場所: 東京電機大学
  • 年月日: 2014-11-19 – 2014-11-21
• [学会発表] 酸素終端ダイヤモンド(111)表面上ALD-Al2O3膜を用いたp型ダイヤモンドMOSキャパシタの電気的特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 上田 諒浩，宮田大輔，徳田 規夫，井村将隆，小出康夫，小倉政彦，山崎聡，猪熊 孝夫
  • 学会等名: 第28回ダイヤモンドシンポジウム
  • 発表場所: 東京電機大学
  • 年月日: 2014-11-19 – 2014-11-21
• [学会発表] 球型共振器構造MPCVDによるホウ素 ドープダイヤモンド膜の高速成長 (2014)
  • 著者名/発表者名: 金田 大輝，渡邊 俊介,徳田 規夫，小倉 政彦， 加藤 宙光，梅沢 仁，山崎 聡，有屋田 修，猪熊 孝夫
  • 学会等名: 第28回ダイヤモンドシンポジウム
  • 発表場所: 東京電機大学
  • 年月日: 2014-11-19 – 2014-11-21
• [学会発表] ウェットアニールによるダイヤモンド(111)表面のOH終端化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮田 大輔, 神谷昇吾, 徳田 規夫，牧野俊晴, 竹内 大輔，山崎 聡，猪熊 孝夫
  • 学会等名: 平成26年度 応用物理学会 北陸・信越支部 学術講演会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2014-11-07 – 2014-11-08
• [学会発表] OH終端p型(111)ダイヤモンドへのオーミック接触の形成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 南山拓真，宮田大輔，長南幸直， 徳田規夫，小倉政彦，竹内大輔，山崎聡，猪熊孝夫
  • 学会等名: 平成26年度 応用物理学会 北陸・信越支部 学術講演会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2014-11-07 – 2014-11-08
• [学会発表] ホウ素ドープダイヤモンド(100)膜の高速成長 (2014)
  • 著者名/発表者名: 金田 大輝，渡邊 俊介,徳田 規夫，小倉 政彦， 加藤 宙光，梅沢 仁，山崎 聡，有屋田 修，猪熊 孝夫
  • 学会等名: 平成26年度 応用物理学会 北陸・信越支部 学術講演会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2014-11-07 – 2014-11-08
• [学会発表] CVD単結晶ダイヤモンド(100)自立基板の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡邊 俊介, 森本 隆介, 金田 大輝,徳田 規夫,加藤 宙光， 梅沢 仁 ，山崎 聡, 有屋田 修，猪熊 孝夫
  • 学会等名: 平成26年度 応用物理学会 北陸・信越支部 学術講演会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2014-11-07 – 2014-11-08
• [学会発表] ウェットアニール処理 による ダイヤモンドMESFET作製プロセスの提案 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中西一浩，南山拓真，宮田大輔， 辻裕司, 徳田規夫, 小倉政彦，山崎聡，森本章治, 川江健, 猪熊孝夫
  • 学会等名: 平成26年度 応用物理学会 北陸・信越支部 学術講演会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2014-11-07 – 2014-11-08
• [学会発表] 半絶縁性CVDダイヤモンド(111)膜の電気的特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 向瀬 貴樹，金田 大輝，渡邊 俊介， 森本 隆介，徳田 規夫，山崎 聡，猪熊 孝夫
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季講演大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] ウェットアニールダイヤモンド(111)上ALD-Al2O3膜を用いたMOSキャパシタの電気的特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 上田 諒浩，宮田大輔，徳田 規夫，井村将隆，小出康夫，小倉政彦，山崎聡，猪熊 孝夫
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季講演大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] 水素プラズマ処理による原子的に平坦なダイヤモンド(111)表面の選択的形成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 黒島裕貴，徳田規夫, 牧野俊晴，山崎聡，猪熊孝夫
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季講演大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] ウェットアニール処理による(100)ダイヤモンドの表面ラフネス評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮田 大輔,南山 拓真, 徳田 規夫，竹内 大輔，山崎 聡，猪熊 孝夫
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季講演大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] 球型共振器構造MPCVDを用いたホウ素ドープダイヤモンド(100)膜のホモエピタキシャル高速成長 (2014)
  • 著者名/発表者名: 金田 大輝，渡邊 俊介,徳田 規夫，小倉 政彦， 加藤 宙光，梅沢 仁，山崎 聡，有屋田 修，猪熊 孝夫
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季講演大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] ポストウェットアニール処理を用いたダイヤモンドMESFETの作製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中西一浩，南山拓真，宮田大輔， 辻裕司, 徳田規夫, 小倉政彦，山崎聡，森本章治, 川江健, 猪熊孝夫
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季講演大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] 球型共振器構造MPCVDを用いたダイヤモンド(100)膜のホモエピタキシャル高速成長 (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡邊 俊介, 森本 隆介, 金田 大輝,徳田 規夫,加藤 宙光， 梅沢 仁 ，山崎 聡, 有屋田 修，猪熊 孝夫
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季講演大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] ポストウェットアニールによるp型(111)ダイヤモンドへのオーミック接触の形成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 南山拓真，宮田大輔，長南幸直， 徳田規夫，小倉政彦，竹内大輔，山崎聡，猪熊孝夫
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季講演大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] グラフェン・オン・ダイヤモンドにおけるダイヤモンド(111)表面の水素終端化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 長南幸直，徳田規夫, 小倉政彦, 牧野俊晴, 山崎聡, 猪熊孝夫
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季講演大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] Atomically controlled diamond surfaces and interfaces (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Tokuda, D. Miyata, A. Ueda, T. Chonan, T. Minamiyama, T. Inokuma, M. Imura, Y. Koide, M. Ogura, T. Makino, D. Takeuchi, S. Yamasaki
  • 学会等名: 2014 International Conference on Diamond and Carbon Materials
  • 発表場所: Madrid, Spain
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-11
  • 招待講演
• [学会発表] ホウ素δドープダイヤモンド構造の評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 南山拓真
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] 水素アニール処理を用いたダイヤモンド(111)表面の水素終端化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 長南幸直
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] ラテラル成長を用いたホウ素δドープ(111)ダイヤモンド構造 (2012)
  • 著者名/発表者名: 南山拓真
  • 学会等名: 第26回ダイヤモンドシンポジウム
  • 発表場所: 青山学院大学
  • 年月日: 2012-11-19
• [学会発表] ウェット酸化によるダイヤモンド(111)表面の原子レベル制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 神谷昇吾
  • 学会等名: 表面技術協会第126回講演大会
  • 発表場所: 室蘭工業大学
  • 年月日: 2012-09-28
• [学会発表] 熱酸化プロセスを用いたダイヤモンドの選択エッチング (2012)
  • 著者名/発表者名: 辻直貴
  • 学会等名: 表面技術協会第126回講演大会
  • 発表場所: 室蘭工業大学
  • 年月日: 2012-09-28
• [学会発表] ウェット酸化によるダイヤモンド(111)表面の酸素終端化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 神谷昇吾
  • 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: 愛媛大学・松山大学
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] 球型共振構造のMPCVDを用いたダイヤモンド(111)ホモエピタキシャル成長 (2012)
  • 著者名/発表者名: 森本隆介
  • 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: 愛媛大学・松山大学
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] SiON膜を用いたダイヤモンドMOSダイオードの電気的特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 辻直貴
  • 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: 愛媛大学・松山大学
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] Formation of boron delta-doped diamond structures by lateral growth of diamond (111) films (2012)
  • 著者名/発表者名: Norio Tokuda
  • 学会等名: International Conference on Diamond and Carbon Materials
  • 発表場所: Granada, Spain
  • 年月日: 2012-09-05
• [学会発表] Influence of Substrate Misorientation Angle and Direction in Diamond (111) Homoepitaxy by Plasma-Enhanced CVD (2012)
  • 著者名/発表者名: Norio Tokuda
  • 学会等名: The sixth international New Diamond and Nano Carbons Conference
  • 発表場所: San Juan, Puerto Rico
  • 年月日: 2012-05-22
• [学会発表] Atomically controlled diamond: homoepitaxy, doping, and surface structures
  • 著者名/発表者名: Norio Tokuda, Satoshi Yamasaki, Takao Inokuma
  • 学会等名: 2013 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM)
  • 発表場所: Hilton Fukuoka Sea Hawk, Fukuoka, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Atomically flat oxidized diamond (111) surfaces
  • 著者名/発表者名: N. Tokuda, S. Kamiya, T. Makino, D. Takeuchi, S. Yamasaki, T. Inokuma
  • 学会等名: International Conference on Diamond and Carbon Materials 2013
  • 発表場所: Riva del Garda, Italy
• [学会発表] Electrical characteristics of boron delta-doped diamond (111) structures
  • 著者名/発表者名: T. Minamiyama, N. Tokuda, M. Ogura, S. Yamasaki and T. Inokuma
  • 学会等名: 12th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures (ACSIN-12)
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
• [学会発表] Hydrogen termination of diamond surfaces
  • 著者名/発表者名: T. Chonan, N. Tokuda, M. Ogura, S. Yamasaki and T. Inokuma
  • 学会等名: 12th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures (ACSIN-12)
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
• [学会発表] Hydrogen-terminated Diamond (111) Surface by Hydrogen Annealing
  • 著者名/発表者名: Tatsuma Chonan, Norio Tokuda, Masahiko Ogura, Satoshi Yamasaki, and Takao Inokuma
  • 学会等名: The 4th International Symposium on Organic and Inorganic Electronic Materials and Related Nanotechnologies (EM-NANO 2013)
  • 発表場所: Kanazawa, Japan
• [学会発表] Boron Delta-doped Diamond Structures
  • 著者名/発表者名: Takuma Minamiyama, Norio Tokuda, Masahiko Ogura, Satoshi Yamasaki, and Takao Inokuma
  • 学会等名: The 4th International Symposium on Organic and Inorganic Electronic Materials and Related Nanotechnologies (EM-NANO 2013)
  • 発表場所: Kanazawa, Japan
• [学会発表] 原子的平坦 OH 終端ダイヤモンド (111) 表面の形成
  • 著者名/発表者名: 宮田大輔，神谷昇吾，徳田規夫，牧野俊晴，竹内大輔，山崎 聡，猪熊孝夫
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川県相模原市
• [学会発表] 超低抵抗率ホウ素δドープダイヤモンド構造
  • 著者名/発表者名: 南山拓真，徳田規夫，小倉政彦，山崎聡，猪熊孝夫
  • 学会等名: 第18回（2013年度）北陸・信越支部発表奨励賞 授賞式・受賞記念講演会
  • 発表場所: 富山県富山市
  • 招待講演
• [学会発表] 超低抵抗率ホウ素δドープダイヤモンド構造
  • 著者名/発表者名: 南山拓真，徳田規夫，小倉政彦，山崎聡，猪熊孝夫
  • 学会等名: 平成25年度応用物理学会北陸・信越支部学術講演会
  • 発表場所: 石川県金沢市
• [学会発表] ホウ素δ-ドーピングによる電気的特性の改善
  • 著者名/発表者名: 南山拓真，徳田規夫，小倉政彦、山崎聡、猪熊孝夫
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 京都府京田辺市
• [学会発表] 球型共振器構造MPCVDを用いたダイヤモンド(111)ホモエピタキシャル高速成長
  • 著者名/発表者名: 森本隆介，渡邊俊介、矢板潤矢、徳田規夫，小倉政彦、山崎聡、猪熊孝夫
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 京都府京田辺市
• [図書] Novel Aspects of Diamond (Chapter 1. Homoepitaxial Diamond Growth by Plasma-Enhanced Chemical Vapor Depositionを担当） (2014)
  • 著者名/発表者名: Norio Tokuda
  • 総ページ数: 325
  • 出版者: Springer
• [図書] 2013ナノカーボン技術大全 (2012)
  • 著者名/発表者名: 徳田規夫
  • 出版者: 電子ジャーナル
• [備考] 次世代ダイヤモンドパワーデバイスの開発
  • URL: http://www.o-fsi.kanazawa-u.ac.jp/about/section/research/solutiontype2/
• [備考] Atomically controlled diamond surfaces
  • URL: http://www.kanazawa-u.ac.jp/research_bulletin/highlights_005.html
• [備考] 次世代ダイヤモンドパワーデバイスの開発
  • URL: http://www.o-fsi.kanazawa-u.ac.jp/about/section/research/solutiontype2/
• [備考] Atomically controlled diamond surfaces
  • URL: http://www.kanazawa-u.ac.jp/research_bulletin/highlights_005.html
• [備考]
  • URL: http://www.kanazawa-u.ac.jp/research_bulletin/highlights_005.html
• [産業財産権] 半導体装置 (2013)
  • 発明者名: 小山和博、牧野俊晴、小倉政彦、加藤宙光、山崎聡、徳田規夫他3名
  • 権利者名: 小山和博、牧野俊晴、小倉政彦、加藤宙光、山崎聡、徳田規夫他3名
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-248166
  • 出願年月日: 2013-11-29