高性能GaN系素子作製に向けたハライド気相成長技術の確立

建立用于制造高性能GaN基器件的卤化物气相生长技术

• 批准号: 20J13885
• 负责人: 大西 一生
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J13885/
• 关键词: 窒化ガリウム; ハライド気相成長法; ドーピング制御; pn接合ダイオード; パワーデバイス; p型半導体; 電子デバイス; Mgアクセプタ

本年度は、主にハライド気相成長（HVPE）法によるGaN縦型p-n接合ダイオードの作製に取り組んだ。まず、平坦な表面を有するドリフト層の成長条件を探索した。表面モフォロジーの供給V/III比、基板オフ角度依存性をそれぞれ探索し、表面平坦性を調べた。得られた結果に対し、古典的な結晶成長理論であるBurton-Cabrera-Frankモデルを適用し、平坦な表面が得られるHVPE成長条件の指針を作成した。次に、デバイス特性に大きな影響を与えるp-n界面の成長条件を探索した。p-n界面成長時の成長速度がデバイス特性に大きな影響を与えることが明らかとなり、成長速度を小さくすることによって、25ー200℃の範囲に渡って理想的なアバランシェ降伏を示すp-n接合ダイオードが作製できた。この成果はAppl. Phys. Lett.誌に掲載されている。一方で、作製したp-n接合ダイオードの逆方向リーク電流は未だに高くなることも明らかとなった。今後、このリーク源の特定と低減手法の確立が必須となる。並行して、p型GaN厚膜成長にも取り組んだ。膜厚400um程度のMg添加GaN厚膜がHVPE成長でき、Hall効果測定からp型伝導を確認した。この結果はp型GaN基板の実現に繋がることを示している。

今年，我们主要致力于采用卤化物气相外延（HVPE）技术制造GaN垂直p-n结二极管。首先，我们寻找具有平坦表面的漂移层的生长条件。研究了表面形貌对电源 V/III 比和基板偏角的依赖性，并研究了表面平整度。 Burton-Cabrera-Frank 模型是一种经典的晶体生长理论，应用于所获得的结果，以创建可产生平坦表面的 HVPE 生长条件指南。接下来，我们寻找对器件特性有重大影响的 p-n 界面的生长条件。人们已经清楚p-n界面生长过程中的生长速率对器件特性有显着影响，通过降低生长速率，可以制造在25-200°C范围内表现出理想雪崩击穿的p-n结二极管塔。该结果发表在《Appl》杂志上。另一方面，也发现所制造的p-n结二极管的反向漏电流仍然很高。将来，识别这种泄漏源并制定减少泄漏的方法至关重要。与此同时，我们还致力于 p 型 GaN 厚膜生长。通过HVPE生长了厚度约400um的Mg掺杂GaN厚膜，并通过霍尔效应测量证实了p型传导。这一结果表明它将导致p型GaN衬底的实现。

项目成果

MgOを利用したハライド気相成長法によるp型GaNの作製

使用 MgO 通过卤化物气相外延法制备 p 型 GaN

• 发表时间: 2020
• 作者: 大西一生;天野裕己;藤元直樹;新田州吾;本田善央;天野浩
• 通讯作者: 天野浩

Halide vapor phase epitaxy of p-type Mg-doped GaN utilizing MgO

利用 MgO 卤化物气相外延 p 型掺镁 GaN

• DOI: 10.35848/1882-0786/ab9166
• 发表时间: 2020
• 期刊: Applied Physics Express
• 影响因子: 2.3
• 作者: Ohnishi Kazuki;Amano Yuki;Fujimoto Naoki;Nitta Shugo;Honda Yoshio;Amano Hiroshi
• 通讯作者: Amano Hiroshi

HVPEによる固体ドーパントを用いたp型GaNの結晶成長

通过 HVPE 使用固体掺杂剂进行 p 型 GaN 晶体生长

• 发表时间: 2020
• 作者: 大西一生;天野裕己;新田州吾;藤元直樹;本田善央;天野浩
• 通讯作者: 天野浩

第81回応用物理学会秋季学術講演会

第81届日本应用物理学会秋季学术会议

• 发表时间: 2020
• 作者: 天野裕己;大西一生;藤元直樹;渡邉浩崇;新田州吾;本田善央;天野浩
• 通讯作者: 天野浩

Electrical properties and structural defects of p-type GaN layers grown by halide vapor phase epitaxy

卤化物气相外延生长p型GaN层的电学性能和结构缺陷

• DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2021.126173
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Crystal Growth
• 影响因子: 1.8
• 作者: Kazuki Ohnishi;Yuki Amano;Naoki Fujimoto;Shugo Nitta;Hirotaka Watanabe;Yoshio Honda;and Hiroshi Amano
• 通讯作者: and Hiroshi Amano