低電力損失ダイヤモンドパワーダイオードに関する研究

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20360147
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 寺地 徳之 独立行政法人物質・材料研究機構, センサ材料センター, 主任研究員 (50332747)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: ダイヤモンド / ショットキーダイオード / 高耐圧 / 表面終端 / 界面輸送特性 / オーミック電極

研究概要

ダイヤモンドショットキーダイオード(SBD)に関して、その漏れ電流を増加させる要因を調べた。その結果、漏れ電流を引き起こす要因には複数あり、ダイヤモンドの物性に起因する本質的要因、SBDのデバイス構造に起因する構造的要因、ダイヤモンド結晶欠陥に起因する要因等に分けられる事を明らかにした。特に、漏れ電流とショットキー障壁高さに強い相関関係が見られる事を見出し、これは低いショットキー障壁高さが局所的に形成された結果である事を示した。表面終端を利用したダイヤモンドSBD構造とダイヤモンドが持つ低い誘電率というダイヤモンドSBD特有の事象が重なった結果であると結論した。結晶欠陥に関しては、非破壊評価法によるキラー欠陥同定手法を提案した。ダイヤモンドSBDの熱的耐性については、界面形成後も存在するダイヤモンド終端酸素の熱脱離に起因する事を示した。

研究成果

• [雑誌論文] Schottky diode architectures on p-type diamond for fast switching, high forward current density and high breakdown field rectifiers (2011)
  • 著者名/発表者名: P.Muret, P.-N.Volpe, T.-N.Tran-Thi, J.Pernot, C.Hoarau, F.Omns, T.Teraji
  • 雑誌名: 20 ページ: 285-289
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extreme dielectric strength in boron doped homoepitaxial diamond (2010)
  • 著者名/発表者名: P.N.Volpe, P.Muret, J.Pernot, F.Omnes, T.Teraji, Y.Koide, F.Jomard, D.Planson, P.Brosselard, N.Dheilly, B.Vergne, S.Scharnholz
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 97 ページ: 223501 1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] High breakdown voltage Schottky diodes synthesized on p-type CVD diamond layer (2010)
  • 著者名/発表者名: P.N.Volpe, P.Muret, J.Pernot, F.Omnes, T.Teraji, F.Jomard, D.Planson, P.Brosselard, N.Dheilly, B.Vergne, S.Scharnholz
  • 雑誌名: phys.status solide. 207 ページ: 2088-2092
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hall hole mobility in boron-doped homoepitaxial diamond (2010)
  • 著者名/発表者名: J.Pernot, P.N.Volpe, F.Omns, P.Muret, V.Mortet, K.Haenen, T.Teraji
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 81 ページ: 205203 1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of shallow traps on the reverse current of diamond Schottky diode : An electrical transient study (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Garino, T.Teraji, S.Koizumi, Y.Koide, T.Ito
  • 雑誌名: phys.stat.sol.(a) 207 ページ: 1460-1463
  • 査読あり
• [雑誌論文] p-type diamond Schottky diodes fabricated by vacuum ultraviolet light/ozone surface oxidation : Comparison with diodes based on wet-chemical oxidation (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Garino, T.Teraji, S.Koizumi, Y.Koide, T.Ito
  • 雑誌名: phys.stat.sol.(a) 206 ページ: 2082-2085
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-temperature stability of Au/p-type diamond Schottky diode (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Teraji, Y.Koide, T.Ito
  • 雑誌名: phys.stat.sol. RRL 3 ページ: 211-213
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-leakage p-type diamond Schottky diodes prepared using vacuum ultraviolet light/ozone treatment (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Teraji, Y.Garino, Y.Koide, T.Ito
  • 雑誌名: J.Appl.Phys. 105 ページ: 126109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deep levels in homoepitaxial boron-doped diamond films studied by capacitance and current transient spectroscopies (2008)
  • 著者名/発表者名: P.Muret, J.Pernot, T.Teraji, T.Ito
  • 雑誌名: phys.stat.sol.(a) 205 ページ: 2179-2183
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ohmic contact for p-type diamond without post-annealing (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Teraji, S.Koizumi, Y.Koide
  • 雑誌名: J.Appl.Phys. 104 ページ: 016104 1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electric field breakdown of lateral-type Schottky diodes formed on lightly-doped homoepitaxial diamond (2008)
  • 著者名/発表者名: T.Teraji, S.Koizumi, Y.Koide, T.Ito
  • 雑誌名: Appl.Surf.Sci. 254 ページ: 6273-6276
  • 査読あり
• [雑誌論文] Near-Surface Defects in Boron-Doped Diamond Schottky Diodes Studied From Capacitance Transients (2008)
  • 著者名/発表者名: P.Muret, J.Pernot, T.Teraji, T.Ito
  • 雑誌名: Appl.Phys.Exp. 1 ページ: 035003 1-3
  • 査読あり
• [学会発表] 大型単結晶基板上へ成長したホモエピタキシャルダイヤモンド薄膜 (2011)
  • 著者名/発表者名: 寺地徳之
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川大学,厚木
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] 炭化タングステン/p型ダイヤモンドショットキーダイオードの逆方向特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 寺地徳之,アレキサンダ フィオリ,桐谷範彦,谷本智,小出康夫
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川大学,厚木
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] ダイヤモンド縦型ショットキーバリアダイオードにおける漏れ電流評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大曲新矢,寺地徳之,小出康夫
  • 学会等名: 第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川大学,厚木
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] Diamond Schottky interfaces with low barrier height patches (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Teraji, A.Fiori, N.Kiritani, S.Tanimoto, S.Ohmagari, Y.Koide
  • 学会等名: HASSELT DIAMOND WORKSHOP SBDD XVI
  • 発表場所: Hasselt Univ., Hasselt, Belgium
  • 年月日: 2011-02-21
• [学会発表] Excess tunnel current in {111}-oriented homoepitaxial diamond p-n junction (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Garino, T. Teraji, A.Lazea, S.Koizumi
  • 学会等名: HASSELT DIAMOND WORKSHOP SBDD XVI
  • 発表場所: Hasselt Univ., Hasselt, Belgium
  • 年月日: 2011-02-21
• [学会発表] 金属/p型ダイヤモンド界面の安定性とショットキーダイオード特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 寺地徳之
  • 学会等名: 応用物理学会 応用電子物性分科会
  • 発表場所: 機械振興会館,港区
  • 年月日: 2011-01-18
• [学会発表] 炭化タングステン/p型ダイヤモンドショットキーダイオードの耐圧特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 寺地徳之,FIORI Alexandre,桐谷範彦,谷本智,小出康夫,
  • 学会等名: 第24回ダイヤモンドシンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学,中目黒
  • 年月日: 2010-11-19
• [学会発表] 縦型ダイヤモンドショットキーバリアダイオードの逆方向特性評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大曲新矢,寺地徳之,小出康夫
  • 学会等名: 第24回ダイヤモンドシンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学,中目黒
  • 年月日: 2010-11-19
• [学会発表] 大型単結晶基板上へのダイヤモンド薄膜ホモエピタキシャル成長 (2010)
  • 著者名/発表者名: 寺地徳之
  • 学会等名: 第24回ダイヤモンドシンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学,中目黒
  • 年月日: 2010-11-17
• [学会発表] 電子デバイス用ホウ素ドープ高品質{111}ホモエピタキシャルダイヤモンド薄膜 (2010)
  • 著者名/発表者名: LAZEA Andrada,寺地徳之,小泉聡
  • 学会等名: 第24回ダイヤモンドシンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学,中目黒
  • 年月日: 2010-11-17
• [学会発表] 低ショットキー障壁パッチがもたらすダイヤモンドショットキーダイオード逆方向電流の増加 (2010)
  • 著者名/発表者名: 寺地徳之,Alexandre FIORI,桐谷範彦,谷本智,小出康夫,
  • 学会等名: 第19回シリコンカーバイド(SiC)及び関連ワイドギャップ半導体研究会
  • 発表場所: つくば国際会議場,つくば市
  • 年月日: 2010-10-22
• [学会発表] ダイヤモンドモットダイオード (2010)
  • 著者名/発表者名: 寺地徳之,小出康夫
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学,平塚
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] Stability of p-type diamond Schottky diode in high-temperature operation (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Teraji, Y.Garino, Y.Koide, T.Ito
  • 学会等名: HASSELT DIAMOND WORKSHOP SBDD XV
  • 発表場所: Hasselt Univ., Hasselt, Belgium
  • 年月日: 2010-02-24
• [学会発表] Breakdown voltage higher than 7.5 kV in Schottky diamond diodes (2010)
  • 著者名/発表者名: P.Volpe, P.Muret, F.Omnes, J.Pernot, T.Teraji, F.Jomard, D.Planson, P.Brosselard, S.Scharnholz, B.Vergne
  • 学会等名: HASSELT DIAMOND WORKSHOP SBDD XV
  • 発表場所: Hasselt Univ., Hasselt, Belgium
  • 年月日: 2010-02-24
• [学会発表] High forward current density and fast switching diodes made of low and high boron doped stacked diamond structure (2010)
  • 著者名/発表者名: P.Volpe, P.Muret, T.Teraji, F.Omnes, J.Pernot, F.Jomard
  • 学会等名: HASSELT DIAMOND WORKSHOP SBDD XV
  • 発表場所: Hasselt Univ., Hasselt, Belgium
  • 年月日: 2010-02-22
• [学会発表] Au/p-diamondショットキー界面のキャリヤ輸送機構 (2009)
  • 著者名/発表者名: 寺地徳之,GARINO Yiuri,小泉聡,小出康夫,伊藤利道
  • 学会等名: 第18回シリコンカーバイド(SiC)及び関連ワイドギャップ半導体研究会
  • 発表場所: 神戸国際会議場,神戸市
  • 年月日: 2009-12-17
• [学会発表] 真空紫外線/オゾン処理を用いて形成したp型ダイヤモンドショットキーダイオード (2009)
  • 著者名/発表者名: 寺地徳之,小泉聡,小出康夫
  • 学会等名: 第23回ダイヤモンドシンポジウム
  • 発表場所: 千葉工業大学,津田沼
  • 年月日: 2009-11-20
• [学会発表] 下地研磨プロセスに起因するダイヤモンド表面形態の変化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 寺地徳之
  • 学会等名: 第23回ダイヤモンドシンポジウム
  • 発表場所: 千葉工業大学,津田沼
  • 年月日: 2009-11-18
• [学会発表] Low reverse current diamond Schottky diodes prepared by VUV/ozone treatment (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Teraji, Y.Garino, Y.Koide, T.Ito
  • 学会等名: 20^<th> European Conference on Diamond, Diamond-Like Materials, Carbon Nanotubes and Nitrides
  • 発表場所: Athens Ledra Marriott Hotel, Athens, Greece
  • 年月日: 2009-09-08
• [学会発表] High quality boron doped diamond layers for power electronic devices (2009)
  • 著者名/発表者名: P.Volpe, P.Muret, T.Teraji, J.Pernot, F.Omnes, F.Jomard
  • 学会等名: 20^<th> European Conference on Diamond, Diamond-Like Materials, Carbon Nanotubes and Nitrides
  • 発表場所: Athens Ledra Marriott Hotel, Athens, Greece
  • 年月日: 2009-09-07
• [学会発表] 低漏れ電流p型ダイヤモンド横型ショットキーダイオード (2009)
  • 著者名/発表者名: 寺地徳之,Yiuri Garino,小出康夫,伊藤利道
  • 学会等名: 第55回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 筑波大学,つくば
  • 年月日: 2009-04-01
• [学会発表] p型ボロンドープダイヤモンドへの熱処理を伴わないオーミック電極の形成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 寺地徳之,小泉聡,小出康夫
  • 学会等名: 第55回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 筑波大学,つくば
  • 年月日: 2009-04-01
• [学会発表] Low-leakage p-diamond Schottky diodes with lateral configuration (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Teraji, Y.Garino, Y.Koide, T.Ito
  • 学会等名: HASSELT DIAMOND WORKSHOP SBDD XIV
  • 発表場所: Hasselt Univ., Hasselt, Belgium
  • 年月日: 2009-03-04
• [学会発表] Electrical characterization of {111}-oriented homoepitaxial diamond p-n junction (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Garino, T.Teraji, S.Koizumi
  • 学会等名: HASSELT DIAMOND WORKSHOP SBDD XIV
  • 発表場所: Hasselt Univ., Hasselt, Belgium
  • 年月日: 2009-03-02
• [学会発表] p型ホモエピタキシャルダイヤモンド薄膜に形成した横型ショットキーダイオード (2008)
  • 著者名/発表者名: 寺地徳之,GARINO Yiuri,小泉聡,小出康夫,伊藤利道
  • 学会等名: 第17回シリコンカーバイド(SiC)及び関連ワイドギャップ半導体研究会
  • 発表場所: 大田区産業プラザ,大田区
  • 年月日: 2008-12-08
• [学会発表] Charging behavior in reverse characteristics of diamond Schottky diodes (2008)
  • 著者名/発表者名: Yiuri Garino,寺地徳之,小泉聡,小出康夫,伊藤利道
  • 学会等名: 第22回ダイヤモンドシンポジウム
  • 発表場所: 早稲田大学,新宿
  • 年月日: 2008-10-22
• [学会発表] p型ホウ素ドープダイヤモンドへの室温オーミックコンタクトの形成 (2008)
  • 著者名/発表者名: 寺地徳之,小泉聡,小出康夫
  • 学会等名: 第22回ダイヤモンドシンポジウム
  • 発表場所: 早稲田大学,新宿
  • 年月日: 2008-10-22
• [学会発表] ダイヤモンドショットキーダイオードの界面輸送機構 (2008)
  • 著者名/発表者名: 寺地徳之,Yiuri Garino,小出康夫,伊藤利道
  • 学会等名: 第22回ダイヤモンドシンポジウム
  • 発表場所: 早稲田大学,新宿
  • 年月日: 2008-10-21
• [学会発表] Reverse current transient behavior in diamond lateral Schottky diodes (2008)
  • 著者名/発表者名: Yiuri Garino,寺地徳之,小泉聡,小出康夫,伊藤利道
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 中部大学,春日井
  • 年月日: 2008-09-02
• [学会発表] p型ダイヤモンドのショットキーダイオード界面の輸送機構 (2008)
  • 著者名/発表者名: 寺地徳之,Yiuri Garino,小出康夫,伊藤利道
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 中部大学,春日井
  • 年月日: 2008-09-02
• [図書] Physics and Applications of CVD Diamond(Eds. Satoshi Koizumi, Christoph Nebel, Milos Nesladek)(Chemical Vapor Deposition of Homoepitaxial Diamond Films) (2008)
  • 著者名/発表者名: 寺地徳之
  • 総ページ数: 29-76
  • 出版者: Wiley-VCH
• [図書] ダイヤモンドエレクトロニクスの最前線(p型ホモエピタキシャルダイヤモンド薄膜の半導体特性 ISBN: 978-4-7813-0049-8) (2008)
  • 著者名/発表者名: 寺地徳之
  • 総ページ数: 75-85
  • 出版者: CMC出版
• [図書] ダイヤモンドエレクトロニクスの最前線(オーミックコンタクト ISBN:978-4-7813-0049-8) (2008)
  • 著者名/発表者名: 小出康夫,寺地徳之
  • 総ページ数: 162-179
  • 出版者: CMC出版
• [産業財産権] ダイヤモンド半導体デバイス (2008)
  • 発明者名: 寺地徳之,小泉聡,小出康夫
  • 権利者名: 独立行政法人物質・材料研究機構
  • 産業財産権番号: 特許,JP2008/062111
  • 出願年月日: 2008-07-03