| 研究課題/領域番号 |
20K04581
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| 研究機関 | 大阪市立大学 |
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研究代表者 |
梁 剣波 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (80757013)
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| 研究分担者 |
重川 直輝 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 教授 (60583698)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | ダイヤモンド / GaN / ヘテロ構造 / 結合状態 / 界面構造 / 耐熱性 |
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| 研究実績の概要 |
透過型電子顕微鏡(TEM)観察、エネルギー分散型X線分析(EDX)、電子エネルギー損失分光(EELS)を用いて表面活性化接合により作製したGaN薄層/ダイヤモンドヘテロ接合の界面構造、組成、カーボン結合状態を評価した。ヘテロ構造における応力をラマン分光法を用いて調査した。熱処理温度と界面構造、組成、結合状態の相関を解明した。熱処理前のGaN/ダイヤモンドヘテロ接合界面に形成された中間層は主にカーボン、窒素、ガリウム原子からなり、熱処理温度の上昇共に中間層の厚さは減少し、1000℃熱処理後に消失したことを見出した。熱処理前中間層のカーボン結合状態はアモルファスカーボンで、熱処理によってダイヤモンドの結晶化を発生したことを明らかにした。ヘテロ構造においての応力は接合前と比べて僅かな増加が確認されたが、７００℃熱処理した後応力が解消された。１０００℃熱処理した界面には応力による剥離が観察されなかった。GaN/ダイヤモンドヘテロ接合界面は１０００℃の耐熱性を有することを実証した。p+-Si / p-ダイヤモンドヘテロ接合ダイオードを製造し、電流-電圧および電流-電圧-温度特性を測定してSi /ダイヤモンド界面の電気特性を調べた。理想係数と逆バイアス電流はポストボンディングにより改善した。さらに、製造されたダイオードは、整流係数の点でCu/ダイヤモンドショットキーダイオードよりも優れた熱安定性を実証した。Si/ダイヤモンドでのバリア高さ、飽和電流密度と温度、および室温での逆バイアス特性の関係を分析することにより、873Kで熱処理された接合界面のバリア高さはそれぞれ0.55および0.66eVと推定された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
コロナ禍による影響で、ダイヤモンドとGa2O3基板の納期が思うより長かったため、当初2021年度中に実施予定であったGa2O3／ダイヤモンド直接接合の作製、接合界面の構造および組成評価の実施時期が、計画より後ろ倒しとなった。以上の理由から、遅れた計画の多くが、2022年度中に行うことになった。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初の計画に測り、Ga2O3／ダイヤモンドヘテロ構造を作製し、界面の構造、組成、応力、熱伝達特性を評価する。また、熱処理温度による界面特性及ぼす影響を調査し、１０００℃の耐熱性を検証する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
ダイヤモンド基板購入費(30万円)、電極形成材料購入費（30万円）、海外国際旅費と参加費（50万円）、論文投稿費（15万円）、界面熱特性評価外注費（４０万円）、薬品と接合装置用ガスなど（３０万円程）
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