| 研究課題/領域番号 |
25289086
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
波多野 睦子 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (00417007)
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| 研究分担者 |
岩崎 孝之 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (80454031)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 電子・電気材料 |
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| 研究実績の概要 |
インバータの電力損失を現状より一桁低減するための第一ステップとして、本研究では、低損失ダイヤモンドFETの実現を目的とする。ダイヤモンド半導体の物性の特徴を活かし、n型ダイヤモンドの選択成長法用いた高整流特性を有する横型pn接合ダイオードを適用することにより、新しい原理で動作する接合型FETのデバイス性能の研究とキャリア伝導制御の原理検証を行う。26年度は下記の結果が得られ、パワーデバイスとして重要な性能である、ノーマリオフ動作の実現、さらにオン抵抗の低減を図ることができた。
(1)ダイヤモンド半導体の加工プロセス技術： ダイヤモンド半導体の1μm以下の微細加工技術の構築し、チャネル幅、チャネル長の微細化を進めた。
(2)pn接合の欠陥とデバイス特性との相関： TEM、EBICなどの解析の結果から、接合に形成される欠陥がが、pn接合のリーク電流の要因であることを明らかにした。チャネルの加工技術などの高度化が必要であることがわかった。
(3)ノーマリオフ動作： (1)のプロセスを適用し、チャネル幅0.26μmの接合FETを試作した。その結果、しきい電圧が3Vのノーマリオフ動作を実現した。また電流の低下などの課題も抽出した。
(4)コンタクト抵抗の低減によるオン抵抗低減： 接合型FETのソース・ドレインに高濃度ボロンを含むダイヤモンド膜を挿入することにより、コンタクト抵抗の低減を図り、オン抵抗を約30％低減することができた。
(5)大電流化に向けた新原理デバイスの提案： チャネルにマイナリティキャリアの注入することによる伝導度の変調を誘起し、チャネル抵抗の低減することを目的としたデバイス構造を提案した。次年度にデバイスとしての性能と効果を検証する。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
ダイヤモンドデバイスでのノーマリオフ動作を実現、マイナリティキャリアによるチャネルの伝導度変調は、いずれも世界溌の成果である。投書の計画以上に親展している
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度までに得られた結果と知見をさらに発展させ、最終の目標に向けて下記を重点に推進する。(1) 接合FETの縦型構造デバイスの提案と設計、
(2)(1)を実現するのに必要な要素プロセスの開発
(3)伝導度変調によるオン抵抗低減
(4) ダイヤモンド半導体の物性を考慮したキャリア輸送特性のモデル化
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| 次年度使用額が生じた理由 |
装置の自作により安く測定系を構築したため、次年度使用額が生じた。具体的には、ダイヤモンド中や界面を欠陥評価装置を購入の計画であったが、その装置の仕様が十分ではなかった、そこで部品から組み上げて自作することにより、安く入手することができた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
ダイヤモンド接合FETの成果が前倒しで得られているため、国際会議の招待講演が4件きている状況であり、旅費などに有効に使用する。またさらなるデバイスの性能向上を目的とした試作と評価のために必要な経費に使用する。
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