| 研究実績の概要 |
AlGaN/GaNヘテロ界面の2次元電子ガスを用いた高移動度トランジスタは省エネルギー型高周波パワーデバイスとして期待されているが、結晶中に存在する欠陥準位の存在によりデバイス･スイッチング特性が不安定となる材料面での問題が残っている。本研究では、サファイア基板上にMOCVD結晶成長したAlGaN/GaNヘテロ構造を評価対象として、単色分光励起を利用した光容量過渡分光法による欠陥準位評価とそれぞれの欠陥準位の吸収エネルギーに対応した光照射下でデバイス･ターンオン時の電流や容量の回復特性評価を組み合わせることで、結晶成長中の炭素取り込みによりGaNバッファ層内で生成する欠陥準位とデバイス･スイッチング特性の相関を系統的に検討した。その結果、結晶成長温度やIII/V原料比をパラメータとして、GaNバッファ層中に不純物炭素が残存する程、3種類の特有の欠陥準位(伝導帯下2.07, 2.80, 3.23eV)密度が多くなることが分かった。中でも、伝導帯下2.80eVと3.23eVに存在する炭素関連の欠陥準位が2次元電子ガスをキャリアトラップすることでバルク領域でのデバイス･スイッチング特性を直接的に支配していることが分かった。
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