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界面ナノ構造制御によるワイドギャップ半導体の機能融合とパワーデバイスへの展開

研究報告コード R070000257
整理番号 R070000257
掲載日 2008年4月11日
研究者
  • 須田 淳
研究者所属機関
  • 京都大学大学院工学研究科電子工学専攻
研究機関
  • 京都大学大学院工学研究科電子工学専攻
報告名称 界面ナノ構造制御によるワイドギャップ半導体の機能融合とパワーデバイスへの展開
報告概要 広禁制帯幅(ワイドギャップ)半導体のシリコンカーバイド(SiC)、III族窒化物(III-N)は、大きな絶縁破壊電界や高い飽和電子ドリフト速度などの優れた物牲を持つことから、次世代電子デバイス材料として大きな期待が寄せられている。これまで、これら2つの材料は別個に研究が進められてきた。それぞれの材料で大きく進展した技術がある一方、解決困難な技術課題もある。もしここで、これら2つのワイドギャップ半導体を機能的に融合することができれば、それぞれの長所を活かし、短所を補い合うことができ、その結果、単独材料では不可能な、より高い性能、高度な機能を持ったデハイスの実現が期待できる。このようなデバイスにおいては、III-N/SiC界面がデバイス動作の本質を担っており、デバイスに適した界面電子物性を実現できるかどうかが、デバイス開発成功の鍵となる。III-NとSiCとの間には、結晶構造(ポリタイプ)の違い、化学結合(III-V/IV-IV)の違いという困難さがあり、高品質ヘテロエピタキシャル成長や、界面電子物性制御が難しく、上述のデバイスの成功には至っていない。本研究では、III-N/SiCワイドギャップ半導体の界面のナノスケール制御により、これらの問題を克服し、高性能デバイスを実現することを目指した。ヘテロ界面の形成には、その場観察や、原子レベルの制御性に優れた分子線エピタキシーを用いた。デバイスとしては超低損失電力用パワーデバイスへの応用が期待されるAlN/SiC MISFET、高効率無線通信用パワーデバイスへ応用が期待されるGaN/SiC HBTを対象に研究を進めた。
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研究分野
  • トランジスタ
関連発表論文 (1) N. Onojima, J. Suda and H. Matsunami, High-quality AlN by initial layer-by-layer growth on surface-controlled 4H-SiC (0001) substrate, Jpn. J. Appl. Phys. 42, L445, 2003.
(2) N. Onojima, J. Suda and H. Matsunami, Impact of SiC surface control on initial growth mode and crystalline quality of AlN grown by molecular-beam epitaxy, physica status solidi (c) 0, 2529, 2003.
(3) N. Onojima, J. Suda, T. Kimoto, H. Matsunami, 4H-polytype AlN grown on 4H-SiC (11-20) substrate by polytype replication, Appl. Phys. Lett. 83, 5208, 2003.
(4) N. Onojima, J. Kaido, J. Suda, T. Kimoto, Molecular-beam epitaxy of AlN on off-oriented SiC and demonstration of MISFET using AlN/SiC interface, physica status solidi (c) 2, 2643, 2005.
(5) Y. Nakano, J. Suda, T. Kimoto, Direct growth of GaN on off-oriented SiC(0001) by molecular-beam epitaxy for GaN/SiC heterojunction bipolar transistor, physica status solidi (c) 2, 2208, 2005.
(6) R. Armitage, J. Suda, T. Kimoto, Epitaxy of nonpolar AlN on 4H-SiC (1-100) Substrates, Appl. Phys. Lett. 88, 011908, 2005.
研究制度
  • 戦略的創造研究推進事業 さきがけタイプ(旧若手個人研究推進事業を含む)/秩序と物性,ナノと物性,光と制御
研究報告資料
  • 須田 淳. 界面ナノ構造制御によるワイドギャップ半導体の機能融合とパワーデバイスへの展開. ナノテクノロジー分野3領域合同研究報告会 講演要旨集 「秩序と物性」「ナノと物性」「光と制御」領域 (研究期間:2002-2005), 2006 . p.14 - 15.

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