| 研究課題/領域番号 |
16H04341
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
末光 哲也 東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (90447186)
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| 研究分担者 |
松岡 隆志 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (40393730)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 窒化物半導体 / 電界効果トランジスタ / 窒素極性 / 高電子移動度トランジスタ |
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| 研究実績の概要 |
研究の初年度にあたり、まず高品質な窒素極性GaN/AlGaN逆HEMT構造を実現するための有機金属気相成長法（MOVPE）技術について検討を行った。これまでに報告のある窒素極性GaN系結晶は、安定した結晶成長を実現するためにオフ角（結晶軸のc軸からのずれ角）が大きな基板を用いることが多かったが、成長した結晶表面のステップバンチングが電気伝導に与える影響を考慮して、我々はオフ角が0.8度と小さなサファイア基板を使用し、結晶成長条件を検討した。その結果、成長したGaN/AlGaN構造をホール効果測定評価し、電子移動度の温度依存性から2次元電子ガスが期待通りに形成されていることを確認した。
トランジスタ作製技術では、それぞれの工程において、従来のガリウム極性材料に対するプロセス条件と窒素極性材料に対する条件の差異を確認しながら、逆HEMTの試作工程フローを完成させた。さらに、実際に成長したGaN/AlGaN逆HEMT結晶を用いて試作を実施し、通常のショットキーゲート構造の逆HEMTではゲート界面に接するGaNのショットキー障壁高さの不足からゲートの漏れ電流がトランジスタ動作を阻害することを確認した。このため、絶縁ゲート構造を導入した逆HEMT試作を行い、トランジスタ動作を実現した。
また、初年度計画には、デバイス特性の温度依存性評価に必要となる、温度調節機能付きプローバを導入することを挙げていた。これについて仕様の検討と購入品の選定を行い、その購入手続きを実施し、年度末までに計画通りに導入作業を完了した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
窒素極性GaN/AlGaN構造の結晶成長技術、逆HEMTのデバイス作製技術、温度調節機能付きプローバの導入について、当初の計画に掲げた計画初年度の目標を達成できた。
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| 今後の研究の推進方策 |
窒素極性GaN/AlGaN逆HEMTについて、オーミック電極のコンタクト抵抗低減、ゲート絶縁膜の電気的特性の評価と改善、エピタキシャル構造の改良等によって特性の向上を目指す。
また、チャネル層へのInGaNの導入について、結晶成長の検討を開始する。InGaNによってGaNチャネル以上の電子移動度を実現することを、エピタキシャル構造設計（InGaN/GaNコンポジットチャネル構造等）と結晶成長条件の両面から目指す。
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