| 研究概要 |
ヘテロ接合界面の2次元電子ガスを用いたAIGaNIGaN高移動度トランジスタ(HEMT)は電力損失の大幅な低減と高温動作が期待できる高耐圧・高出力パワーデバイスとして有望であるが、ヘテロ界面近傍に存在する欠陥準位の存在によりスイッチング特性が不安定となる問題(電流コラプス)に直面している。前年度は、MOCVD結晶成長に不可避な残留不純物である炭素量が多いほど、炭素取り込みに関係する欠陥準位密度が多くなり、電流コラプスが起こりやすいことを見出した。本年度は、MOCVD結晶成長条件である成長温度とIII/V比をパラメータとして「GaNバッファ層」に取り込まれる炭素量を変えることで炭素取り込み関連の欠陥準位の生成挙動をフォトルミネッセンス測定,光容量-電圧(photoC-V)測定,Deep-Level Optical Spectroscopy (DLOS)測定から多角的に検討した。GaNバッファ層の成長温度が高いほど、また、III-V比が低いほど、GaNバッファ層での炭素取り込み量は低減し、それに伴い伝導帯下～2.07,～2.80,～3.23eVに位置する3つの炭素取り込み関連の欠陥準位(Ga空孔,Ga空孔-Cアクセプター,Cアクセプター)密度が少なくなることを定量的に明らかにし、電流コラプス現象の低減に対してAlGaN/GaNウエハの高品質化のための結晶成長指針を抽出した。特に、成長温度は残留炭素濃度や関連欠陥準位密度をコントロールするのに有効であることが分かった。
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