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2022 年度 実績報告書

キャリアトラップサイトの原子構造とダイナミクスの解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K18706
研究機関東北大学

研究代表者

長 康雄  東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 特任教授 (40179966)

研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2023-03-31
キーワード走査型非線形誘電率顕微鏡 / MOS界面 / トラップ
研究実績の概要

本年度は次世代パワーデバイスとして期待されているGaN MOS界面の評価に関して大きな進展があった。SiC界面の場合と同様に明らかにGaN界面も熱エネルギーより大きくキャリアが超えることの難しいポテンシャル障壁揺らぎが存在することが分かった。更にポテンシャル揺らぎを起こす起源を明らかにするため、局所C-V曲線の特徴点V1、V2、V3を定義しSiO2/SiC界面とAl2O3/GaN界面のポテンシャル揺らぎを比較分析した結果、SiCは電子蓄積側で主に揺らぎが起こっておりGaNは空乏側で起こっていることより、SiCはアクセプタのトラップがGaNはドナー型のトラップが大きな揺らぎを引き起こす原因である事が明らかになった。
上記は今までDitの平均値で議論され、界面は欠陥分布も含めて均質であると信じられていた半導体業界の常識を覆す成果であり、このポテンシャル揺らぎ問題を
解決する事なしには、ワイドギャップ半導体を用いた高移動度のパワーMOSデバイス実現は不可能である事を指摘した。
更にSNDMRの装置開発を行い完成した。磁場は360℃回転でき5000G以上までかけられ、温度は極低温(30K)から常温迄コントロール可能とした。スピン反転用マイ
クロ波磁界の周波数可変範囲と最高強度はそれぞれ1~20GHzと0.23Gで、ESR計測に十分な値を達成している。
欠陥密度Nt=1012cm-2の測定サンプルを半径150 nmの探針電極を用いて信号検出を行うという仮定のもと1.3×10-19 F/V程度の信号強度が得られるとの結果を得ており、現行のSNDMによって十分検出可能な信号強度である事が分かった。そこで、この装置を用いての実験を行なっているが、サンプル供給の問題も相まって現状では再現性に問題があり、確立したデータとして論文等で公表する段階には至っておらず、研究を継続中である。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 8件、 招待講演 1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Microscopic Evaluation of Al2O3/p-Type Diamond (111) Interfaces Using Scanning Nonlinear Dielectric Microscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Yu Ogata, Kohei Yamasue, Xufang Zhang,Tsubasa Matsumoto, Norio Tokuda and Yasuo Cho
    • 雑誌名

      Materials Science Forum

      巻: 1062 ページ: 298-303

    • DOI

      10.4028/p-n0z51t

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Surface Potential Fluctuations of SiO2/SiC Interfaces Investigated by Local Capacitance-Voltage Profiling Based on Time-Resolved Scanning Nonlinear Dielectric Microscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Kohei Yamasue and Yasuo Cho
    • 雑誌名

      Materials Science Forum

      巻: 1062 ページ: 335-340

    • DOI

      10.4028/p-2t7zak

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nanoscale mapping to assess the asymmetry of local C-V curves obtained from ferroelectric materials2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshiomi Hiranaga, Takanori Mimura, Takao Shimizu, Hiroshi Funakubo and Yasuo Cho
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys.

      巻: 61 ページ: SN1014-1-8

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac7f7a

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Local capacitance-voltage profiling and deep level transient spectroscopy of SiO2/SiC interfaces by scanning nonlinear dielectric microscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Kohei Yamasue Yasuo Cho
    • 雑誌名

      Microelectronics Reliability

      巻: 135 ページ: 14588-1-8

    • DOI

      10.1016/j.microrel.2022.114588

    • 査読あり
  • [学会発表] Correlation analysis on local capacitance-voltage profiles of a SiO2/SiC interface observed by time-resolved scanning nonlinear dielectric microscopy2023

    • 著者名/発表者名
      Kohei Yamasue and Yasuo Cho
    • 学会等名
      7th IEEE Electron Devices Technology and Manufacturing(EDTM) Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Quantitative measurement of active dopant density distribution in black silicon solar cell using scanning nonlinear dielectric microscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Yasuo Cho, Beniamino Iandolo, Ole Hansen
    • 学会等名
      49th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC 49)
    • 国際学会
  • [学会発表] Comparative study on carrier distribution of mechanically exfoliated WSe2/SiO2 and suspended WSe2 by scanning nonlinear dielectric microscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Koki Takano, Kohei Yamasue, Toshiaki Kato, Toshiro Kaneko and Yasuo Cho
    • 学会等名
      THE 22ND INTERNATIONAL VACUUM CONGRESS IVC-22
    • 国際学会
  • [学会発表] Real-space analysis on surface potential fluctuations of Al2O3/GaN interfaces by scanning nonlinear dielectric microscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Kohei Yamasue and Yasuo Cho
    • 学会等名
      International Workshop on Nitride Semiconductor(IWN2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental research on curved photovoltaic modules : effects of hot spots, interconnect schemes and curvature on electrical PV performance2022

    • 著者名/発表者名
      Sachiko Jonai, Haruto Morishita, Yasuo Cho, Diego Bronneberg
    • 学会等名
      The 33rd International Photovoltaic Science and Engineering Conference (PVSEC-33)
    • 国際学会
  • [学会発表] Microscopic carrier distribution imaging of black silicon solar cell by scanning nonlinear dielectric microscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Yasuo Cho, Beniamino Iandolo, Ole Hansen
    • 学会等名
      The 33rd International Photovoltaic Science and Engineering Conference (PVSEC-33)
    • 国際学会
  • [学会発表] Scanning Nonlinear Dielectric Microscopic Investigation of Mechanically Exfoliated WSe2/SiO2 and Suspended WSe22022

    • 著者名/発表者名
      Koki Takano, Kohei Yamasue, Toshiaki Kato, Toshiaki Kato and Yasuo Cho
    • 学会等名
      2022 MRS Fall Meeting & Exhibit
    • 国際学会
  • [学会発表] Statistical analysis of local C-V map data for ferroelectric thin films2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshiomi Hiranaga, Yasuo Cho
    • 学会等名
      7th International Symposium on Dielectric Materials and Applications (ISyDMA’7)
    • 国際学会
  • [備考] 東北大学未来科学技術共同研究センター 長研究室

    • URL

      http://d-nanodev.niche.tohoku.ac.jp/

  • [産業財産権] 誘電体再生装置および誘電体記録再生装置2023

    • 発明者名
      長 康雄
    • 権利者名
      国立大学法人東北大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2023/ 9496
    • 外国

URL: 

公開日: 2023-12-25  

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