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2018 年度 実績報告書

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 / 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、将来の増え続ける電力需要に応える超低損失パワーデバイスの創成を目指し、応募者らが独自開発した新規窒化物ヘテロ構造InAlN/AlGaNによるMISゲートトランジスタ実現のための基盤技術構築を目的として、MISゲート形成プロセスのフォトルミネッセンス測定による評価、界面準位密度の電気的特性の評価を行い、これにより界面準位の形成に係るプロセス因子抽出を進めることを計画した。
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。また、概して、加工プロセスの影響は懸念する大きくはないが、ドライエッチング後に一旦導入されたダメージがAl2O3膜を形成することで回復する兆候があることが示された。MISダイオードの試作とC-V評価によりMIS界面準位密度の評価を行ったところ、AlGaNチャネルMISダイオードにおけるMIS界面準位は、そのバンドギャップ差を考慮すると、GaNチャネルMISダイオードのMIS準位と大きく矛盾しないものであることが確認できた。これらの実験結果を踏まえ、AlGaNチャネルヘテロ構造を用いたMISゲートトランジスタを試作・評価したところ、試作デバイスが良好なピンチオフ特性とGaN系HFETを超える高いオフ耐圧を示すことを確認した。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Design and material growth of AlGaN-channel two-dimensional-electron gas heterostructures employing strain-controlled quaternary AlGaInN barrier layers2018

    • 著者名/発表者名
      Hosomi Daiki、Chen Heng、Egawa Takashi、Miyoshi Makoto
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 58 ページ: 011004~011004

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.7567/1347-4065/aaed2f

    • 査読あり
  • [学会発表] Study on MIS interface states of ALD-Al2O3/AlGaInN/AlGaN heterostructures2019

    • 著者名/発表者名
      S. Saito, D. Hosomi, K. Furuoka, T. Kubo, T. Egawa and M. Miyoshi
    • 学会等名
      11th Int. Symp. Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials (ISPlasma2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] ALD-Al2O3膜を堆積したAlGaInN/AlGaNヘテロ構造におけるMIS界面準位の評価2019

    • 著者名/発表者名
      斉藤 早紀、細見 大樹、古岡 啓太、久保 俊晴、江川 孝志、三好実人
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 高効率パワーエレクトロニクス機器のためのWBG半導体パワーデバイス技術と超高耐圧AlGaNトランジスタ2018

    • 著者名/発表者名
      三好 実人
    • 学会等名
      日本金属学会・日本鉄鋼協会東海支部 学術討論会『将来のクルマを支える材料技術』
    • 招待講演
  • [学会発表] 歪み制御AlGaInNバリア層を備えた耐圧2.5kV級AlGaNチャネルHFET2018

    • 著者名/発表者名
      細見 大樹、古岡 啓太、Chen Heng、斉藤 早紀、久保 俊晴、江川 孝志、三好実人
    • 学会等名
      電子情報通信学会 CPM/ED/LQE研究会
  • [学会発表] Device characteristics of a novel AlGaN-channel HFET employing a quaternary AlGaInN barrier layer2018

    • 著者名/発表者名
      D. Hosomi, K. Furuoka, H. Chen, T. Kubo, T. Egawa and M. Miyoshi
    • 学会等名
      2018 Int. Workshop on Nitride Semiconductors (IWN2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] 四元混晶AlGaInNバリア層を有するAlGaNチャネルHFETのデバイス特性評価2018

    • 著者名/発表者名
      細見 大樹、古岡 啓太、Chen Heng、久保 俊晴、江川 孝志、三好 実人
    • 学会等名
      先進パワー半導体分科会 第5回講演会
  • [学会発表] 四元混晶AlGaInNバリア層を用いたAlGaNチャネルHFETのデバイス特性評価2018

    • 著者名/発表者名
      細見 大樹、古岡 啓太、Chen Heng、久保 俊晴、江川 孝志、三好 実人
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] A novel AlGaN-channel 2DEG heterostructure employing a quaternary InAlGaN barrier layer and its thermal stability of 2DEG properties2018

    • 著者名/発表者名
      D. Hosomi, H. Chen, T. Egawa and M. Miyoshi
    • 学会等名
      19th Int. Conf. Metalorganic Vapor Phase Epitaxy (ICMOVPW XIX)
    • 国際学会

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公開日: 2019-12-27  

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