極短ゲートGaN HEMTの製作と特性評価に関する研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13450141
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 水谷 孝 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (70273290)
• 研究分担者: 大野 雄高 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (10324451) ; 岸本 茂 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (10186215) ; 前澤 宏一 名古屋大学, 工学部, 助教授 (90301217)
• キーワード: GaN HEMT / 電流しゃ断周波数 / 実効電子速度 / 低周波雑音 / EL発光 / 電界集中 / 電流コラプス / 高温動作

研究概要

本研究では極短ゲートGaN HEMTの実現を目的に、そのデバイス製作技術を検討するとともに、GaN HEMTの特性評価をとおして特性向上の課題を検討した。主要な結果は以下のとおりである。
1.GaN HEMTの高温での高周波特性の評価・解析を行い、電流遮断周波数、実効電子速度が室温から187℃に上昇することにより35%減少することを明らかにした。
2.GaN HEMTの低周波雑音の温度特性を評価し、深い準位に対応したローレンツ型の雑音スペクトルを観測するとともに、その活性化エネルギーが0.31eVであることを明らかにした。
3.衝突イオン化が起こるバイアス領域でドレイン電極端でのEL発光を観測し、ドレイン電極端で電界集中が起こっていること、この現象が表面準位を導入することで説明できることを明らかにした。
4.GaN HEMTのバイアスストレスによる電流減少(電流コラプス)を詳細に評価し、表面準位がその原因となっていることを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] M.Akita, T.Mizutani et al.: "High-Frequency Measurements of AlGaN/GaN HEMTs at High-Temperatures"IEEE Electron Device Lett.. 22. 376-377 (2001)
• [文献書誌] M.Aki, T.Mizutani et al.: "Temperature Dependence of AlGaN/GaN HEMTs Performances"Phys. Stat. Sol(a). 188. 207-211 (2001)
• [文献書誌] H.Makihara, T.Mizutani et al.: "The Low-Frequency Noise Characteristics of AlGaN/GaN HEMTs"Int. Phys. Conf. Series. (2002)
• [文献書誌] Y.Ohno, T.Mizutani et al.: "Electroluminescence in AlGaN/GaN HEMTs"Int. Phys. Conf. Series. (2002)