High-frequency and low power-consumption GaN monolithic complementary power integrated circuits

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K14141
• 研究機関: 国立研究開発法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: SANG Liwen 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 独立研究者 (90598038)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 窒化物 / MOSFET / 集積回路

研究実績の概要

GaN（窒化ガリウム）のトランジスタや集積回路は、シリコンMOSFETよりも大幅に高速化し、より小型になっている。これまではNチャンネル型AlGaN/GaN FETの開発が主に行われており、pチャンネル型素子が実現できれば、相補型MOS集積回路システム全体の大幅な低コスト・小型化が可能になる。本研究は、NチャネルAlGaN/GaNヘテロ構造上に、分極接合技術を利用した低抵抗InGaN/GaN ヘテロ構造Pチャネル型トランジスタと組み合わせて大きな駆動力を持ったワンチップ集積化を目指した。令和元年度は、InGaN/GaN pチャネルMOSFETsの開発が成功した。p型GaN MOS界面の欠陥を低減するため、無酸素ゲート絶縁膜の成膜条件をさらに最適はすることにより、界面の欠陥は約１桁を低減された。また、MOCVDより、InGaN/GaNヘテロ構造の応力制御、格子緩和度および不純物混入に与える影響を調べした。さらに、InGaN系とAlGaN系のCMOS集積回路の設計と性能測定した。

研究成果

• [雑誌論文] Layered boron nitride enabling high-performance AlGaN/GaN high electron mobility transistor (2020)
  • 著者名/発表者名: Ren Bing、Liao Meiyong、Sumiya Masatomo、Li Jian、Wang Lei、Liu Xinke、Koide Yasuo、Sang Liwen
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: 829 ページ: 154542～154542
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2020.154542
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Coupling of magneto-strictive FeGa film with single-crystal diamond MEMS resonator for high-reliability magnetic sensing at high temperatures (2020)
  • 著者名/発表者名: Zhang Zilong、Wu Yuanzhao、Sang Liwen、Wu Haihua、Huang Jian、Wang Linjun、Takahashi Yukiko、Li Runwei、Koizumi Satoshi、Toda Masaya、Akita Indianto Mohammad、Koide Yasuo、Liao Meiyong
  • 雑誌名: Materials Research Letters 巻: 8 ページ: 180～186
  • DOI: 10.1080/21663831.2020.1734680
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Electrical readout/characterization of single crystal diamond (SCD) cantilever resonators (2020)
  • 著者名/発表者名: Wu Haihua、Zhang Zilong、Sang Liwen、Li Tiefu、You Jianqiang、Lu Yingjie、Koide Yasuo、Liao Meiyong
  • 雑誌名: Diamond and Related Materials 巻: 103 ページ: 107711～107711
  • DOI: 10.1016/j.diamond.2020.107711
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Vertical-Type Ni/GaN UV Photodetectors Fabricated on Free-Standing GaN Substrates (2019)
  • 著者名/発表者名: Ren Bing、Liao Meiyong、Sumiya Masatomo、Huang Jian、Wang Linjun、Koide Yasuo、Sang Liwen
  • 雑誌名: Applied Sciences 巻: 9 ページ: 2895～2895
  • DOI: 10.3390/app9142895
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Single-crystal diamond microelectromechanical resonator integrated with a magneto-strictive galfenol film for magnetic sensing (2019)
  • 著者名/発表者名: Zhang Zilong、Wu Haihua、Sang Liwen、Huang Jian、Takahashi Yukiko、Wang Linjun、Imura Masataka、Koizumi Satoshi、Koide Yasuo、Liao Meiyong
  • 雑誌名: Carbon 巻: 152 ページ: 788～795
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2019.06.072
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Boosting the doping efficiency of Mg in p-GaN grown on the free-standing GaN substrates (2019)
  • 著者名/発表者名: Sang Liwen、Ren Bing、Endo Raimu、Masuda Takuya、Yasufuku Hideyuki、Liao Meiyong、Nabatame Toshihide、Sumiya Masatomo、Koide Yasuo
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 115 ページ: 172103～172103
  • DOI: 10.1063/1.5124904
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Characteristics of Al2O3/native oxide/n-GaN capacitors by post-metallization annealing (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuge Kazuya、Nabatame Toshihide、Irokawa Yoshihiro、Ohi Akihiko、Ikeda Naoki、Sang Liwen、Koide Yasuo、Ohishi Tomoji
  • 雑誌名: Semiconductor Science and Technology 巻: 34 ページ: 034001～034001
  • DOI: 10.1088/1361-6641/aafdbd
  • 査読あり
• [雑誌論文] Terahertz Cyclotron Resonance in AlGaN/GaN Heterostructures (2019)
  • 著者名/発表者名: Kindole Dickson、Imanaka Yasutaka、Takehana Kanji、Sang Liwen、Sumiya Masatomo
  • 雑誌名: Journal of the Korean Physical Society 巻: 74 ページ: 159～163
  • DOI: 10.3938/jkps.74.159
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Interface defects at p-GaN MO(I)S capacitors (2019)
  • 著者名/発表者名: Liwen Sang
  • 学会等名: ICNS13
• [学会発表] Enhanced doping efficiency of p-GaN grown on free standing substrates (2019)
  • 著者名/発表者名: Liwen Sang, Bing Ren, Raimu Endo, Takuya Masuda, Toshihide Nabatame, Masatomo Sumiya, Yasuo Koide, and Meiyong Liao
  • 学会等名: APWS 2019