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2009 年度 実績報告書

同一ポリタイプ4H-AlN/4H-SiCヘテロ界面の電子デバイス応用に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 21860060
研究種目

若手研究(スタートアップ)

研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

堀田 昌宏  奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教 (50549988)

キーワードヘテロ接合デバイス / シリコンカーバイド / 窒化アルミニウム / 結晶成長
研究概要

現代社会の発展に伴い,情報通信量は飛躍的に増加しており,情報通信を担う半導体デバイスは高速・大容量・低損失であることが求められている.これを実現する半導体デバイスすなわち次世代高周波パワーデバイスを実現する材料として,ワイドギャップ半導体であるシリコンカーバイド(SiC)や窒化ガリウム(GaN),窒化アルミニウム(AlN)が着目されている.高周波用途パワーデバイスとしては,AlNとGaNを用いたAlGaN/GaNヘテロ接合によるヘテロ接合電界効果トランジスタ(HFET)が有望視されているが,我々は,SiCとAlNのヘテロ接合をデバイスに利用し,SiCを高周波用途に用いることを考えた.AlNとSiCは,ともに六方晶であり積層順序を除いて構造が類似している,格子定数差も約1%と比較的小さい,などの特長を有することから,SiCはAlN成長用基板として用いられる.これまでの研究で,通常用いられる(0001)面ではなく,900傾いた(11-20)無極性面上にAlNを分子線エピタキシー成長することで,AlNの積層順序が4H-SiC基板と同一になる,同一ポリタイプ成長を見出し,成長した4H-AlNの高品質化を実現してきた.この高品質4H-AlN/4H-SiC界面は,欠陥密度が極めて小さく,ヘテロ接合デバイスへの応用が期待できる.本研究では,デバイス応用に向けて,4H-AlN/4H-Si界面物性の評価を行うことを目的として研究を行った.4HAlN/4H-SiC界面物性評価を行うデバイスとして,ホール素子を検討し,作製プロセスの検討を行った.具体的には,AlN/SiC界面へのコンタクトおよび4H-AlNの高抵抗化などである.良好なコンタクトを形成するため,金属の種類や,金属およびAlNの膜厚,アロイ温度などの条件を最適化する必要があり,現在検討中である.また,4H-AlNは,欠陥が低減されているものの,なお積層欠陥が含まれており,デバイス動作に影響すると予測される.デバイス作製に先立ち,これらの欠陥構造評価を行ったところ,通常のウルッ鉱構造AlNで見られる構造とは異なっているととが分かった.

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2010 2009

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Nonpolar 4H-Polytype AlN/AlGaN Multiple Quantum Well Structure Grown on 4H-SiC (1-100)2010

    • 著者名/発表者名
      M.Horita, T.Kimoto, J.Suda
    • 雑誌名

      Applied Physics Express Vol.3

      ページ: 051001-051003

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anomalously Large Difference in Ga Incorporation for AlGaN Grown on the (11-20) and (1-100) Planes under Group-III-Rich Conditions2009

    • 著者名/発表者名
      M.Horita, T.Kimoto, J.Suda
    • 雑誌名

      Applied Physics Express Vol.2

      ページ: 091003-091005

    • 査読あり
  • [学会発表] Growth and Characterization of Nonpolar 4H-AlN/AlGaN Multiple Quantum Wells on 4H-SiC Substrates2009

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Horita
    • 学会等名
      The 8th International Conference on Nitride Semiconductors
    • 発表場所
      チェジュ国際会議場(韓国)
    • 年月日
      2009-10-20
  • [学会発表] 4H-SiC上への無極性面4HポリタイプAlN/AlGaN MQW構造の作製と特性評価2009

    • 著者名/発表者名
      堀田昌宏
    • 学会等名
      応用物理学会
    • 発表場所
      富山大学(富山)
    • 年月日
      2009-09-08

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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