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2013 年度 研究成果報告書

炭化珪素半導体の欠陥制御と超高耐圧ロバスト素子への応用

研究課題

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研究課題/領域番号 21226008
研究種目

基盤研究(S)

配分区分補助金
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関京都大学

研究代表者

木本 恒暢  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80225078)

研究分担者 須田 淳  京都大学, 大学院工学研究科, 准教授 (00293887)
西 佑介  京都大学, 大学院工学研究科, 助教 (10512759)
研究期間 (年度) 2009-05-11 – 2014-03-31
キーワード半導体 / パワーデバイス / 結晶欠陥 / キャリア寿命 / 絶縁破壊
研究概要

電力系統や高圧電源に用いられる高効率電力変換用パワーデバイスの実現を目指し、炭化珪素(SiC)半導体に関する材料科学と超高耐圧デバイスの基礎研究を遂行した。主な成果として、高純度結晶の作製、拡張欠陥の構造および物性の解明、拡張欠陥の非破壊高速検出、深い準位の物性解明、キャリア寿命キラー欠陥の大幅な低減とキャリア寿命の増大、キャリア寿命制御、超高耐圧を可能とする接合終端構造および設計指針の提示、絶縁破壊機構に関する考察、固体素子として最高の超高耐圧(20kV以上) SiC PiNダイオードおよびバイポーラトランジスタの作製、特性解析と高温動作(300℃)の実証を達成した。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2013 2012 2011 2010 2009 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件) 学会発表 (5件) 図書 (1件) 備考 (1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Investigation on origin of Z_<1/2> center in SiC by deep level transient spectroscopy and electron paramagnetic resonance2013

    • 著者名/発表者名
      K. Kawahara, X. T. Trinh, N. T. Son, J. Suda, and T. Kimoto
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett

      巻: 102 ページ: 112106/1-4

    • DOI

      10.1063/1.4796141

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrahigh-voltage SiC PiN diodes with an improved junction termination extension structure and enhanced carrier lifetime2013

    • 著者名/発表者名
      N. Kaji, H. Niwa, J. Suda, and T. Kimoto
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys

      巻: 52 ページ: 070204/1-4

    • DOI

      10.7567/JJAP.52.070204

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improvement of carrier lifetimes in highly Al-doped p-type 4H-SiC epitaxial layers by hydrogen passivation2013

    • 著者名/発表者名
      T. Okuda, T. Kimoto, and J. Suda
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Express

      巻: 6 ページ: 121301/1-3

    • DOI

      10.7567/APEX6.121301

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 21.7 kV 4H-SiC diode with a space-modulated junction termination extension2012

    • 著者名/発表者名
      H. Niwa, J. Suda, and T. Kimoto
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Exp

      巻: 5 ページ: 064001/1-3

    • DOI

      10.1143/APEX.5.064001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Carrier recombination in n-type 4H-SiC epilayers with long carrier lifetimes2012

    • 著者名/発表者名
      S. Ichikawa, K. Kawahara, J. Suda, and T. Kimoto
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Exp

      巻: 5 ページ: 101301/1-3

    • DOI

      10.1143/APEX5.101301

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 21-kV SiC BJTs with space-modulated junction termination extension2012

    • 著者名/発表者名
      H. Miyake, T. Okuda, H. Niwa, T. Kimoto, and J. Suda
    • 雑誌名

      IEEE Electron Device Lett

      巻: 33 ページ: 1598-1600

    • DOI

      10.1109/EDL.2012.2215004

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analytical model for reduction of deep levels in SiC by thermal oxidation2012

    • 著者名/発表者名
      K. Kawahara, J. Suda, and T. Kimoto
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys

      巻: 111 ページ: 053710/1-9

    • DOI

      10.1063/1.3692766

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Space-modulated junction termination extension for ultrahigh-voltage p-i-n diodes in 4H-SiC2012

    • 著者名/発表者名
      G. Feng, J. Suda, and T. Kimoto
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Electron Devices

      巻: 59 ページ: 414-418

    • DOI

      10.1109/TED.2011.2175486

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonradiative recombination at threading dislocations in 4H-SiC epilayers studied by micro-photoluminescence mapping2011

    • 著者名/発表者名
      G. Feng, J. Suda, and T. Kimoto
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys

      巻: 110 ページ: 033525/1-5

    • DOI

      10.1063/1.3622336

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reduction of deep levels and improvement of carrier lifetime in n-type 4H-SiC by thermal oxidation2009

    • 著者名/発表者名
      T. Hiyoshi, and T. Kimoto
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Exp

      巻: 2 ページ: 041101/1-3

    • DOI

      10.1143/APEX.2.041101

    • 査読あり
  • [学会発表] Ultrahigh-voltage SiC devices for future power infrastructure2013

    • 著者名/発表者名
      T. Kimoto
    • 学会等名
      Proc. of 43th Europ. Solid-State Device Research Conf
    • 発表場所
      Bucharest
    • 年月日
      20130916-20
  • [学会発表] Junction technology in SiC for high-voltage power devices2013

    • 著者名/発表者名
      T. Kimoto, K. Kawahara, H. Niwa, T. Okuda, and J. Suda
    • 学会等名
      Ext. Abstr. of IEEE 13th Int. Workshop on Junction Technology
    • 発表場所
      Kyoto
    • 年月日
      20130606-07
  • [学会発表] "Defect electronics in SiC and fabrication of ultrahigh-voltage bipolar devices2012

    • 著者名/発表者名
      T. Kimoto, J. Suda, G. Feng, H. Miyake, K. Kawahara, H. Niwa, S. Ichikawa, and Y. Nishi
    • 学会等名
      Electrochemical. Soc. Fall Meeting 2012
    • 発表場所
      Honolulu
    • 年月日
      20121007-10
  • [学会発表] SiC technologies for future energy electronics2010

    • 著者名/発表者名
      T. Kimoto
    • 学会等名
      Tech. Digests of 2010 VLSI Technology Symp
    • 発表場所
      Honolulu
    • 年月日
      20100614-16
  • [学会発表] Defect control in growth and processing of 4H-SiC for power device applications2009

    • 著者名/発表者名
      T. Kimoto, G. Feng, T. Hiyoshi, K. Kawahara, M. Noborio, and J. Suda
    • 学会等名
      Int. Conf. on Silicon Carbide and Related Materials 2009
    • 発表場所
      Nurnberg
    • 年月日
      20091011-15
  • [図書] "4H-SiC epitaxial growth and defect characterization", Silicon Carbide Epitaxy 42012

    • 著者名/発表者名
      T. Kimoto, G. Feng, K. Danno, T. Hiyoshi and J. Suda
    • 総ページ数
      121-144
    • 出版者
      Publisher Research Signpost
  • [備考]

    • URL

      http://semicon.kuee.kyoto-u.ac.jp/

  • [産業財産権] 半導体装置の製造方法および熱処理装置2013

    • 発明者名
      須田淳、奥田貴史、木本恒暢
    • 権利者名
      京都大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2013-143504
    • 出願年月日
      2013-07-09
  • [産業財産権] 半導体素子及び半導体素子の製造2011

    • 発明者名
      木本恒暢、須田淳
    • 権利者名
      京都大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2011-059992
    • 出願年月日
      2011-03-18

URL: 

公開日: 2015-06-25  

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