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(In Japanese)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

Research report code R070000257
File No. R070000257
Posted date Apr 11, 2008
Researchers
  • (In Japanese)須田 淳
Affiliation
  • (In Japanese)京都大学大学院工学研究科電子工学専攻
Research organization
  • (In Japanese)京都大学大学院工学研究科電子工学専攻
Report name (In Japanese)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
Technology summary (In Japanese)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。
Drawing

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R070000257_01SUM.gif
Research field
  • Transistors
Published papers related (In Japanese)(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.
Research project
  • Precursory Research for Embryonic Science and Technology.;Structural Ordering and Physical Properties, Nanostructure and Material Property, Light and Control.
Information research report
  • (In Japanese)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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