研究概要

AIをはじめとする情報処理技術の進展は今後も急激に発展することが予想されます。それに付随して電力消費も爆発的に増加することが予想され、社会問題になることは避けられません。節電が1つの重要な対策となり、半導体パワーデバイスの高効率化が求められています。そのような中、現在主流であるシリコンに代わって、さらに優れた物性を有する炭化ケイ素（SiC）や窒化ガリウム（GaN）が用いられるようになってきました。GaNは現在主に低耐圧・高周波向けの高電子移動度トランジスタ（HEMT）向けの材料として用いられていますが、GaNによるMOSFETが実現すれば、高効率のパワー半導体デバイスとなって、パワーデバイスの適用範囲の棲み分けを改変する可能性があります。そのためには、MOS界面の理解と制御が重要となります。本研究室では、GaN MOS構造の作製と評価を通して、その制御方法の確立を図るべく研究を遂行しています。

主な研究テーマ

１．p型GaNによるMOS構造における界面制御とMOSFETへの応用

　n型GaN MOS界面は理想的な電気的特性を示しますが、p型GaN MOS界面は価電子帯付近に高密度の界面準位や界面近傍欠陥準位を生じることがわかっています。これを制御するために、低損傷の表面エッチングと熱処理を組み合わせた工程の最適化を行っています。最近では、界面近傍のドナー型欠陥を低減あるいは除去するための糸口を見出しました。同手法のMOSFET作製への応用について研究を進めています。

２．Mgイオン注入したGaN表面近傍欠陥の制御

　イオン注入技術はパワーデバイスを作製するうえで必須の技術です。しかし、イオン注入後のGaN中の欠陥の制御は課題となっています。これを解決すべく、特にMgイオン注入したGaN中の欠陥の制御に関する研究を行っています。具体的には、500℃から1300℃に至る熱処理により、表面近傍のイオン注入欠陥がどのような振る舞いをするかを、MOS構造を用いて調べています。特に、高温での活性化熱処理の時間を、予備加熱により短縮できないかという課題に取り組んでいます。

３．光支援容量－電圧法によるワイドギャップ半導体 MOS界面の制御

　ワイドギャップ半導体MOS構造においては、界面準位の時定数がバンドギャップの深い位置でとてつもなく大きくなることから、通常の容量－電圧法で評価できる範囲が限られます。そこで、禁制帯幅よりも小さな光子エネルギーを有する単色光の照射と組み合わせて、禁制帯内の深い位置に存在する界面準位あるいは界面近傍欠陥準位を評価する方法を確立すべく研究を進めています。

お知らせ

2025.10.2

研究業績を更新しました

2025.10.2

メンバーを更新しました

2025.10.1

開設しました

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