| 研究課題/領域番号 |
25420349
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| 研究機関 | 独立行政法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
井村 将隆 独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, 研究員 (80465971)
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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 | 電子デバイス・電子機器 / 高周波パワーデバイス / 電界効果トランジスタ / ダイヤモンド / 窒化アルミニウム / 酸化アルミニウム / 酸化ジルコニウム / ヘテロ接合 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、ダイヤモンドを水素とアンモニアの混合雰囲気にて高温熱処理(1250℃)することでダイヤモンド表面に新規正孔伝導層を形成させ、この新規正孔伝導層と各種ゲート絶縁膜を選定し組み合わせることで、超高速・大電流・高耐圧・高温動作可能な省電力ノーマリーオフ型ダイヤモンド電界効果トランジスタ(FET)の開発を試みている。具体的なゲート絶縁膜材料は、窒化アルミニウム(AlN)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化ハフニウム(HfO2)、ランタンアルミネート(LaAlO3)、酸化タンタル(Ta2O5)、酸化ジルコニウム(ZrO2)を用い、各膜の結晶成長法は有機金属化合物気相成長(MOVPE)法、原子層体積成長(ALD)法、超高真空スパッタ法を用いた。
平成26年度では、新規材料としてZrO2絶縁膜を積極的に用い、電子状態及びFET特性を評価した。まず通常の水素終端ダイヤモンド表面にALD法にてAl2O3絶縁膜をバッファー層として用い、その上にスパッタ法にてZrO2を堆積して平成25年度同様、光電子分光法による電子状態評価及びFET静特性評価を行った。デバイス構造の最適化の結果、オン電流値としては比較的良好な値(-224 mA/mm@Lg=4μm)を得ることに成功した。また抵抗成分を用いたダイヤモンドインバーターの試作に成功した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
平成26年度では、新規絶縁膜材料の開拓及びダイヤモンドインバーターの作製に成功した。結晶成長条件、デバイスプロセス条件の更なる最適化も行い、得られた各種評価結果も予測していたものに近い結果であった。そのためおおむね順調に進展していると考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成27年度では、平成26年同様に各種絶縁膜・高分極膜・高誘電体膜・超強誘電体膜の選定・組み合わせによるダイヤモンドFETの大電流動作の検討を行う。また同時に、FET静特性を超高速・大電流・高耐圧・高温動作の観点から評価し、当該分野での実用化の道筋を開拓する。特に耐圧及び高温動作に関しての結果が少ないため積極的に評価を行い、得られた知見を学会及び学術論文等で報告する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成2５年度にて、材料探索を積極的に行い、平成２６年度ではその結果を踏まえて装置改良・開発のために予算を使用した。大幅な装置改良・開発は最適実験条件のズレを生じさせるため、必要最低限な装置改良・開発にとどめた。そのため予定していた使用額に差額がでてしまった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
平成２７年度では、大幅な装置改良・開発を視野に入れつつ、当該予算を積極的に使用予定である。
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