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2022 年度 研究成果報告書

超高耐圧素子実現に向けた窒化アルミニウム素子作製の技術基盤の構築

研究課題

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研究課題/領域番号 19H02166
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分21050:電気電子材料工学関連
研究機関筑波大学

研究代表者

奥村 宏典  筑波大学, 数理物質系, 助教 (80756750)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワードAlN / パワーデバイス / イオン注入 / MOSFET / 高温デバイス / SBD / 不純物拡散 / 表面処理
研究成果の概要

省エネ化に向けて、低損失かつ高出力素子実現の社会的要請が高まっている。我々は、2019年に窒化アルミニウム(AlN)を用いたトランジスタの世界初動作に成功した。AlNは絶縁破壊電界強度が最も大きい半導体であり、AlNを用いた高耐圧素子作製は、半導体素子の性能限界への探求に繋がる。しかし、現在のAlN素子は、高い接触抵抗と不十分なSchottky障壁高さにより、AlN本来の性能が発揮できていない。本研究では、つくばエリアの共用設備環境を最大限活用して、超高耐圧素子実現に向けたAlN素子作製の技術基盤を構築する。独自手法として、超高温下でも分解しないAlNの性質に着目した接触抵抗低減法を提案する。

自由記述の分野

パワーデバイス

研究成果の学術的意義や社会的意義

AlNは、現在、素子動作可能な半導体中で、絶縁破壊電界強度とバンドギャップが最も大きい材料である。絶縁体に分類される時さえあるAlNを用いて高性能素子を作製することは、半導体材料の限界に挑戦する研究であり、学術的に意義深い。
AlN素子作製の技術基盤を構築することは、新規高耐圧素子用材料の分野開拓および普及に繋がる。AlNの物性を最大限生かした超高耐圧・高温素子動作に成功すれば、既に実用化されているSiCやGaNよりも優れた耐圧とオン損失を有する素子の実現が期待できる。回路の究極的な小型化と低消費電力化に繋がり、地球の温暖化抑制に貢献できることから、社会的にも意義深い。

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公開日: 2024-01-30  

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