研究課題
本研究では、窒化アルミニウム(AlN)／ダイヤモンドpin構造を用いたダイヤモンド電子デバイスの高性能化及び新機能デバイスの開発を試みている。各材料は、有機金属化合物気相成長(MOVPE)法、原子層体積成長(ALD)法、超高真空スパッタ法、マイクロ波プラズマ気相成長(MPCVD)法を用いて成膜している。2019年度において申請者は、n型AlNからダイヤモンド側に高濃度の電子を注入すること、また負性電子親和力を有すダイヤモンド水素終端表面より注入した電子を放出させることを目的として研究に取り組んだ。電気伝導(ダイオード)特性と電子放出特性には密接な関連があるため、まずn型AlN電子注入層有無に対する両特性の変化を評価した。MOVPE法を用いてSiドープn型AlN電子注入層をp型ダイヤモンド上に成長させ、その後、デバイス構造を形成しダイオード特性を評価した。デバイス構造は各種半導体プロセス装置(電子ビーム蒸着装置、フォトリソグラフィー装置、ドライエッチング装置等)を用いて形成した。その結果、デバイスは整流特性を呈していたが、デバイス全体の抵抗が高く、順方向の電流は1.0×10^-8から1.0×10^-7 A程度であった。そのため、n型AlNの低抵抗化、良好なヘテロ接合界面の形成、n型AlNと金属の接触抵抗低減化を再検討する必要があることが明らかとなった。上記状況であったため、本年度では電子放出特性の評価を遂行させることが出来なかった。従って、次年度において詳細に検討・評価を行う予定である。
3: やや遅れている
本年度において申請者は、MOVPE法を用いてn型AlN電子注入層をp型ダイヤモンド上に成長させ、その後、デバイス構造を形成しダイオード特性を評価した。しかしながら、得られたデバイス全体の抵抗が高く、良好なダイオード特性を得ることができなかった。そのため、電子放出特性については評価できておらず、やや遅れていると判断した。
2020年度では、n型AlNの低抵抗化、良好なヘテロ接合界面の形成、n型AlNと金属の接触抵抗低減化を再検討する。結晶配向性の構造、結晶中の不純物の低減、Siドナーのドーピング条件の最適化を行うことでn型AlNの低抵抗化及び良好なヘテロ接合界面のの検討を行う。また仕事関数の小さい金属をn型AlNに堆積しポストアニール処理を行うことで、n型AlNと金属の接触抵抗低減化を行う。
所望備品の納期が間に合わなかったため、購入ができず使用予定額に差が生じてしまった。今年度はこのような事が起こらないように計画的に使用していく予定である。
すべて 2019
すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)
Advanced Electronic Materials
巻: 5 ページ: 1-8
10.1002/aelm.201800832
Applied Physics Express
巻: 12 ページ: 1-4
10.7567/1882-0786/ab2196
