高効率パワーデバイスの動作に影響を及ぼすCVDダイヤモンドの転位の解明

• 研究課題/領域番号: 25820128
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 加藤 有香子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 先進パワーエレクトロニクス研究センター, 主任研究員 (90509837)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: ダイヤモンド / パワーデバイス / 転位 / ショットキーバリアダイオード / X線トポグラフィー / X線トポグラフィ / ラマン顕微鏡 / 複屈折顕微鏡

研究成果の概要

ダイヤモンドパワーデバイス高性能化の糸口として、デバイス特性とダイヤモンドの結晶性の相関に着目した。今回特に、リーク電流とドリフト層中の転位の相関を明らかにするため、疑似縦型ショットキーバリアダイオード(SBD)を作製し、逆方向にバイアスをかけた際のリーク電流を測定した。これに加えて、ショットキー電極直下に存在する転位をX線トポグラフィ像で解析した。その結果、転位密度が同程度の素子で耐電圧特性にばらつきがあり、所謂キラー欠陥となる転位の存在を見出すことはできなかったが、刃状転位と未同定の欠陥がデバイス特性への影響力が大きいことを見出した。

研究成果

• [雑誌論文] X-ray topographic study of defect in p－ diamond layer of Schottky barrier diode (2015)
  • 著者名/発表者名: Yukako KATO, Hitoshi UMEZAWA, Shin-ichi SHIKATA
  • 雑誌名: Diamond and Related Materials 巻: 57 ページ: 22-27
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] X-ray topographic study of defect in p− diamond layer of Schottky barrier diode (2015)
  • 著者名/発表者名: Yukako Kato, Hitoshi Umezawa, Shin-ichi Shikata
  • 雑誌名: Diamond related mateirlas 巻: in press ページ: 1-6
  • DOI: 10.1016/j.diamond.2015.03.021
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] X-ray Topographic Study of a Homoepitaxial Diamond Layer on an Ultraviolet-irradiated Precision Polished Substrate (2014)
  • 著者名/発表者名: Yukako Kato, Hitoshi Umezawa, Shin-ichi Shikata
  • 雑誌名: acta physica polonica A 巻: 125 号: 4 ページ: 969-971
  • DOI: 10.12693/aphyspola.125.969
  • 査読あり
• [雑誌論文] A 2-in. mosaic wafer made of a single-crystal diamond (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Yamada, A. Chayahara, Y. Mokuno, Y. Kato and S. Shikata
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 104 号: 10 ページ: 102110-102110
  • DOI: 10.1063/1.4868720
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of an Ultraflat Substrate on the Epitaxial Growth of Chemical-Vapor-Deposited Diamond (2013)
  • 著者名/発表者名: Yukako Kato, Hitoshi Umezawa, Shin-ichi Shikata
  • 雑誌名: Photon Factory Activity Report 2012 Part A 巻: 30 ページ: 66-67
  • NAID: 10031152708
  • 査読あり
• [雑誌論文] X線トポグラフィを用いたダイヤモンドの欠陥評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 加藤有香子
  • 雑誌名: NEW DIAMOND 巻: 29 ページ: 23-24
• [雑誌論文] Leakage current analysis of diamond Schottky barrier diodes by defect imaging (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Umezawa, N. Tatsumi, Y. Kato and S. Shikata
  • 雑誌名: Diamond and Related Materials 巻: 40 ページ: 56-59
  • DOI: 10.1016/j.diamond.2013.09.011
  • 査読あり
• [学会発表] ダイヤモンドショットキーバリアダイオードのデバイス動作と結晶品質 (2016)
  • 著者名/発表者名: 加藤 有香子、梅澤 仁
  • 学会等名: 電子デバイス界面テクノロジー研究会
  • 発表場所: 東レ総合研修センター(三島市)
  • 年月日: 2016-01-22
• [学会発表] X-ray Topographic Study of Defect in p- diamond layer of Schottky barrier diode (2014)
  • 著者名/発表者名: Yukako Kato, Hitoshi Umezawa, Shin-ichi Shikata
  • 学会等名: International conference on diamond and carbon materials
  • 発表場所: マドリード. スペイン
  • 年月日: 2014-09-07
• [学会発表] PF BL-20B Ｘ線トポグラフィービームラインの現状 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山口 博隆、志村考功、水野薫、岡本博之、加藤有香子、平野馨一、杉山弘
  • 学会等名: 第27回日本放射光学会放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 広島国際会議場(広島)
• [学会発表] ショットキーバリアダイオードのp-層の欠陥評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 加藤有香子、梅澤仁、鹿田真一
  • 学会等名: 第２７回ダイヤモンドシンポジウム
  • 発表場所: 日本工業大学(埼玉県)
• [学会発表] ダイヤモンドパワーデバイス：ドリフト層中の転位密度とリーク電流特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 加藤有香子、梅澤仁、鹿田真一
  • 学会等名: 第22回SiC講演会
  • 発表場所: 埼玉会館(埼玉県)
• [学会発表] X-ray Topographic Study of Homoepitaxial Diamond Layer (2013)
  • 著者名/発表者名: 加藤有香子、梅澤仁、鹿田真一
  • 学会等名: 15th International Conference on Defects Recognition, Imaging and Physics in Semiconductors
  • 発表場所: Hotel Sound Garden (Warsaw, Poland)
• [学会発表] Diamond based power device
  • 著者名/発表者名: 鹿田真一、梅澤仁、加藤有香子、山田英明、坪内信輝、杢野由明、茶谷原昭義、舟木剛
  • 学会等名: The International Conference on Silicon Carbide and Related Materials
  • 発表場所: Phoenix Seagaia Resort(Miyazaki)
• [学会発表] パワーデバイス応用を目指したウェハ・デバイスの開発課題
  • 著者名/発表者名: 鹿田真一、梅澤仁、加藤有香子、山田英明、坪内信輝、杢野由明、茶谷原昭義、舟木剛
  • 学会等名: 第２７回ダイヤモンドシンポジウム
  • 発表場所: 日本工業大学(埼玉県)
• [学会発表] Diamond power devices for high temperature and high current applications
  • 著者名/発表者名: 梅澤仁、加藤有香子、鹿田真一
  • 学会等名: JSAP-MRS Joint Symposia
  • 発表場所: Doshisha University(Kyoto)
• [備考] 産総研ダイヤモンドデバイス化グループ研究成果
  • URL: https://unit.aist.go.jp/ubiqen/gdr/result01.html