交流2端子対回路測定を用いた窒化ガリウム関連トラップの物理的性質と挙動の解明

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21K04139
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分21050:電気電子材料工学関連
• 研究機関: 佐賀大学
• 研究代表者: 大石 敏之 佐賀大学, 理工学部, 教授 (40393491)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 2端子対回路網パラメータ / 窒化ガリウムトランジスタ / トラップ評価 / 等価回路モデル

研究成果の概要

窒化ガリウム（GaN）を用いた電子デバイスにおいて、性能を律速しているトラップの物理的な性質と挙動を解明した。特にトラップが応答する低周波領域で、回路と整合性の高い交流2端子対回路特性の実測を元にデバイスシミュレーションを活用し、研究を進めた。
光励起測定、DCバイアスの精度、温特の測定など、体系的な測定を行うとともに、ゲート電圧を0 Vとすることで2次元電子ガスを発生させ、GaNとAlGaN領域を分離してトラップを測定した。これらによりY22パラメータはGaNトラップのみが応答、Y21パラメータはGaNトラップとAlGaNトラップの両者が応答していることを明確にした。

自由記述の分野

電気電子工学　電子・電気材料工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

窒化ガリウム（GaN）半導体は様々な分野に実用化されているが、より社会を発展させるためにはより高性能なデバイスと回路を社会実装する必要がある。GaN半導体の優れた潜在能力を引き出すためには、トラップを制御することが重要である。このため、トラップの性質や挙動を明確にし、デバイスや回路にフィードバックできる評価方法が求められる。特に次世代無線通信分野ではトラップが応答する低周波数領域での信号の振舞いが回路に大きな影響を与える。本研究では回路モデルと整合性の高い2端子対回路パラメータを使ってトラップ信号を測定することで、物理的な意味を持つトラップを回路モデルに直接組込む評価方法を研究した。