窒化ガリウム半導体の高電界物性・キャリア輸送特性の解明

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22K20423
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 0302:電気電子工学およびその関連分野
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 前田 拓也 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (20965694)
• 研究期間 (年度): 2022-08-31 – 2024-03-31
• キーワード: 窒化ガリウム(GaN) / 高周波トランジスタ / ドリフト速度 / 二次元電子ガス(2DEG)

研究成果の概要

本研究では，窒化ガリウム(GaN)系高周波トランジスタの高度な設計や特性の理解に向けて，AlGaN/GaNヘテロ接合界面に分極誘起される二次元電子ガス(2DEG)のドリフト速度を詳細かつ系統的に調べた．コンタクト抵抗を極力低減するために埋め込み再成長n+GaNを有する伝送長法(TLM)測定用素子を作製し，パルス幅が1 us以下のパルス電流-電圧(I-V)測定によって自己発熱を極力低減することに留意しながら，様々な寸法(幅, 長さ)の電流経路に対するI-V特性を得た．I-V特性を解析して速度-電界特性を抽出したところ，寸法によらず一貫した速度-電界特性を得ることに成功した．

自由記述の分野

電子工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で得られた結果は，AlGaN/GaNヘテロ接合における2DEGのドリフト速度-電界特性の決定版というべき結果である．様々なAl組成の素子を作製し，どの特性を詳細かつ系統的に調べることで，電界依存性や電子濃度依存性，温度依存性を包括的に明らかにすることに成功した．特に，測定用素子の構造や測定手法を工夫することで，誤差要因を徹底的に排除し，非常に精度のよい値が得られたことが特色・独自性である．これらの結果は，GaN高周波デバイスの高電界輸送を理解する際に非常に有益であり，次世代高周波通信を担うデバイスの性能理解に大きく役立つ結果である．