2017 Fiscal Year Annual Research Report
Non-thermal anealing of the interface between wide band-gap semiconductor and metal induced by femtosecond laser irradiation
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17H03147
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
富田 卓朗 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (90359547)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡田 達也 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (20281165)
山口 誠 秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (90329863)
直井 美貴 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (90253228)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | フェムト秒レーザー / レーザー合金化 / ワイドバンドギャップ半導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度では、まず、シリコンカーバイドへのフェムト秒レーザー照射を用いた電極作製とその特性評価について検討を行った。その結果、適切な強度のフェムト秒レーザー照射によってこれまでオーミック特性を得るのに1000℃以上必要だったアニール温度を900℃と100℃以上低くできることを明らかにした。さらに、フェムト秒レーザー照射部と被照射部で電気伝導特性が大きく異なるためフェムト秒レーザー照射によって選択的にオーミック特性が得られることも明らかになった。加えて、ホール測定やTransmission Line Method等の電気的特性評価から、改質部のシート抵抗や接触抵抗を定量的に評価することにも成功した。そのほかにも、シリコンカーバイドにおいて基板側から電極に焦点を合わせたフェムト秒レーザー照射（界面照射）のみならず、基板表面にフェムト秒レーザー光を照射してから電極作製を行う表面照射によっても良好なオーミック電極が作製できる可能性が示された。
さらに、p-GaNの窒化ガリウムに対するフェムト秒レーザー照射を用いた電極作製を行ったところ、シリコンカーバイドと異なり、レーザー照射後の熱アニールを必要とせず良好なオーミック接触が得られることが明らかになった。これにより、空間選択性の高い電極作製技術へ展開できることが実証された。また、透過型電子顕微鏡測定から、電極はp型窒化ガリウムと良好な界面を形成しており、p型窒化ガリウムの下にある、アンドープの窒化ガリウムではなくp型窒化ガリウムを伝導している可能性が極めて高いことが示された。
最後に、ダイアモンドにおける金属との界面へのフェムト秒レーザー照射の効果についても透過型電子顕微鏡観察を中心に進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
シリコンカーバイド、窒化ガリウム、ダイアモンド全てで順調な研究展開が図れている。フェムト秒レーザー照射のみならず、電気伝導特性評価においても接触抵抗やシート抵抗の定量的な値が得られており、デバイス化に向けての重要な知見が得られつつある。
それに加え、透過型電子顕微鏡観察の結果からも結晶構造のみならず、窒化ガリウム結晶における伝導キャリアタイプの推定に有益な結果などが得られている。
最後に、シリコンカーバイドと窒化ガリウムにおいて半導体基板側からフェムト秒レーザー光を照射する界面照射のみならず、基板表面にフェムト秒レーザー照射を行ってから電極蒸着を行う表面照射手法が実証されたことは当初の計画を上回る進展であると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの結果で、極めて順調な結果が得られているので、表面照射のような新しく見出された成果を柔軟に繰り込みながらこれまでの方向性で研究を進めていく計画である。
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