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2017 年度 実施状況報告書

超低損失・新規窒化物ヘテロ構造トランジスタの実現に向けたプロセス・設計基盤の構築

研究課題

研究課題/領域番号 16K06298
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

三好 実人  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30635199)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードAlGaN / トランジスタ / ノーマリオフ / 界面準位密度 / フォトルミネッセンス
研究実績の概要

本研究では、将来の電力需要に応える超低損失パワーデバイスを目指し、応募者らが独自開発した新規窒化物ヘテロ構造InAlN/AlGaN を用いたノーマリオフ型MISゲート(=絶縁ゲート)トランジスタ実現のための基盤技術構築を行うこととしている。そして、この目的のために、MISゲート形成プロセスの評価にPLライフタイム測定を活用し、界面準位密度との相関を調べ、これにより界面準位密度低減のためのプロセス因子抽出と物理解明を進めることを計画した。
H29年度は、MOCVD法により成長した組成の異なる3種類のAlGaNエピタキシャル膜について、「As-grownサンプル」、「RIEによりドライエッチングを施したサンプル」、「原子層堆積法(ALD法)によりAl2O3絶縁膜を形成したサンプル」を作製し、各々について、紫外線励起フォトルミネッセンス法による発光スペクトル測定ならびに時間分解測定を実施した。実験の結果、各組成のサンプルの各プロセス段階における発光挙動についての知見が得られた。特筆すべきこととして、Al組成が増加するに伴い発光ライフタイムが長くなることが示された。この結果については、今後、MISダイオード評価結果と合わせ解析することで物理的機構の理解につなげていく予定である。MISダイオード試作については、一部、Al組成の高いエピタキシャル膜にてオーミック電極形成が困難となったため、データ収集が必ずしも十分では無かったがそれ以外のサンプルについては概ね良好にデータ取得が出来た。次年度の活動と合わせ、発光ライフタイムとの相関調査を引き続き行っていく。

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

H29年度の計画では、組成の異なるAlGaNエピタキシャル膜について、フォトルミネッセン法による評価、MISダイオード試作による評価を行うことを目論んだ。
実際の研究活においては、おおむね計画通り、組成の異なるサンプル3種類を作製し、フォトルミネッセンス評価を行うことで、順調にデータ収集を進めることができた。

今後の研究の推進方策

組成の異なるAlGaNエピタキシャル膜についてMISダイオード評価を実施し、フォトルミネッセンス測定データとの相関を調べていく。各プロセスのフォトルミネッセンス測定の結果からプロセスダメージの見積もりを行っていく。得られた結果については、H29年度と同様に、国内外の学術会議・学術雑誌での発表を行っていく。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Improved mobility in InAlN/AlGaN two-dimensional electron gas heterostructures with an atomically smooth heterointerface2018

    • 著者名/発表者名
      Hosomi Daiki、Miyachi Yuta、Egawa Takashi、Miyoshi Makoto
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 ページ: 04FG12~04FG12

    • DOI

      https://doi.org/10.7567/JJAP.57.04FG12

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Distinct light emission from two-dimensional electron gas at a lattice-matched InAlN/AlGaN heterointerface2018

    • 著者名/発表者名
      Li Lei、Hosomi Daiki、Miyachi Yuta、Miyoshi Makoto、Egawa Takashi
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 112 ページ: 102102~102102

    • DOI

      https://doi.org/10.1063/1.5023847

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-performance ultraviolet photodetectors based on lattice-matched InAlN/AlGaN heterostructure field-effect transistors gated by transparent ITO films2017

    • 著者名/発表者名
      Li Lei、Hosomi Daiki、Miyachi Yuta、Hamada Takeaki、Miyoshi Makoto、Egawa Takashi
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 111 ページ: 102106~102106

    • DOI

      https://doi.org/10.1063/1.4986311

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Post-deposition annealing effects on the insulator/semiconductor interfaces of Al2O3/AlGaN/GaN structures on Si substrates2017

    • 著者名/発表者名
      Kubo Toshiharu、Miyoshi Makoto、Egawa Takashi
    • 雑誌名

      Semiconductor Science and Technology

      巻: 32 ページ: 065012~065012

    • DOI

      https://doi.org/10.1088/1361-6641/aa6c09

    • 査読あり
  • [学会発表] MOCVD法によるInAlGaN/AlGaNヘテロ構造の成長とその2DEG特性の熱的安定性評価2018

    • 著者名/発表者名
      細見 大樹、陳 桁、江川 孝志、三好 実人
    • 学会等名
      第65回 応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] ヘテロ界面平坦性改善による InAlN/AlGaN HFET 構造の移動度向上2017

    • 著者名/発表者名
      細見 大樹,宮地 祐太,江川 孝志,三好 実人
    • 学会等名
      先進パワー半導体分科会 第4回講演会
  • [学会発表] Improved mobility in InAlN/AlGaN two-dimensional electron gas heterostructures with an atomically-smooth heterointerface2017

    • 著者名/発表者名
      Daiki Hosomi, Yuta Miyachi, Takashi Egawa, and Makoto Miyoshi
    • 学会等名
      2018 Int. Conf. on Sloid State Devices and Materials (SSDM)
    • 国際学会
  • [学会発表] 格子整合系InAlN/AlGaNヘテロ構造を用いた電界効果UVフォトトランジスタ2017

    • 著者名/発表者名
      細見 大樹、岡田 真由子、李 磊、江川 孝志、三好 実人
    • 学会等名
      第78回 応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] AlGaNチャネル2DEGヘテロ構造の結晶評価~ヘテロ界面平坦性とAlGaN初期成長条件との関係~2017

    • 著者名/発表者名
      細見 大樹、江川 孝志、三好 実人
    • 学会等名
      第78回 応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] プラズマエッチング処理ならびにAl2O3-ALD成膜プロセスを経たAlGaNエピタキシャル膜のPLライフタイム測定2017

    • 著者名/発表者名
      中島 陸、森 拓磨、細見 大樹、江川孝志、三好 実人
    • 学会等名
      第78回 応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Nearly lattice-matched InAlN/AlGaN 2DEG heterostructures and filed-effect transistors for high power applications2017

    • 著者名/発表者名
      Makoto Miyoshi, Daiki Hosomi, Mayuko Okada, Riku Nakashima, Joseph J. Freedsman, and Takashi Egawa
    • 学会等名
      2017 Int. Conf. on Nitride Semiconductors (ICNS)
    • 国際学会
  • [学会発表] High-performance ultraviolet photodetectors based on lattice-matched InAlN/AlGaN heterostructure field-effect transistors gated by transparent ITO films2017

    • 著者名/発表者名
      Lei Li, Daiki Hosomi, Makoto Miyoshi, and Takashi Egawa
    • 学会等名
      2017 Int. Conf. on Nitride Semiconductors (ICNS)
    • 国際学会

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公開日: 2018-12-17  

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