|
本研究では窒化アルミニウム(AlN)を基礎とした高出力デバイスの高性能化を目指す研究を行った。以下に本年度に得られた成果をまとめる。
(1)AlNの電解質ドーピング：AlNに対して電解質ドーピングを試みたが、AlNのバンドギャップが6eVもあるため、電解質を介した漏れ電流の方が圧倒的に大きくなり、適切な結果が得られなかった。
(2)AlNへのSiイオン注入：10^15 cm^-2程度の高ドーズSiイオンをAlNに注入した。イオン注入による損傷を回復するため、窒素雰囲気下で1500度の熱処理を行ったところ、AlN層はn型の伝導性を示し、100 cm^2/Vsを超える移動度を示した。1300度以下の熱処理ではどれも電気伝導性を示さなかった。また、表面荒れを防ぐキャップは1500度でも不要であり、高温処理後のAlN層の表面ラフネスは1nm以下であった。
(3)AlN層の点欠陥評価：高温熱処理後、AlN層表面付近に点欠陥が新たに発生する傾向があることが分かった。
(4)AlNトランジスタの世界初動作：Siイオン注入したAlN層を用いて高電界効果トランジスタを作製した。電流特性はまだ大幅な改善の余地があるものの、高電圧で電流が飽和するトランジスタ特性を示した。250度でも安定動作を確認し、室温で2kVを超える高耐圧を達成した。今回のイオン注入および高温熱処理条件では、まだ高密度の点欠陥が存在しており、条件を最適化することで、更なるキャリア濃度の増大が期待できる。本成果により、AlNが高出力・高温デバイスに適した材料であることを実験的に示すことができた。
|
