SiCバイポーラ動作時におけるキャリア移動度の評価手法確立

SiC双极运行期间载流子迁移率评估方法的建立

• 批准号: 21K14203
• 负责人: 浅田 聡志
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Central Research Institute of Electric Power Industry
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14203/
• 关键词: SiC; バイポーラトランジスタ (BJT); 少数キャリア移動度; 真性キャリア密度; バイポーラトランジスタ; バイポーラ動作; キャリア移動度; 高注入状態

本題目では、バイポーラ型SiCパワーデバイスにおいて、耐圧維持層に注入された少数キャリアの移動度決定を目指している。移動度決定手法としてバイポーラトランジスタ(BJT)を用いる方法を提案しており、3年間における研究計画は、大まかに以下のようになる。R3年度: デバイスシミュレーション(TCAD)を用いた移動度決定手法の確立および詳細な実験内容の決定。R4年度: 少数キャリア移動度の実験的決定。R5年度: 得られた移動度を用いた様々なSiCバイポーラデバイス電気特性のシミュレーションによる再現。以上の計画に基づき、R4年度の研究を実施した。実施内容を以下に示す。まず、R3年度に設計した移動度導出に適したデバイス構造を有するBJTを作製した。作製したBJTの電気特性(コレクタ電流のベース電圧依存性)を評価したところ、リーク電流が重畳されていない理想的な特性を得られた。本研究で提案する解析手法においては、解析誤差の要因となるリーク電流を極力低減することが重要であり、評価に適したデバイスの作製に成功した。電気特性の測定結果から、考案した解析手法に基づき少数キャリア移動度を導出したところ、少数キャリア移動度は、解析の際に仮定するパラメータ(真性キャリア密度やイオン化エネルギーなど)に依存し、室温において500 ~ 1000 cm2/Vsと導出できた。なお、本移動度決定手法に関しては特許出願済である。また、逆に少数キャリア移動度を仮定することで、真性キャリア密度およびバンドギャップの取り得る範囲を実験的に導出する手法を提示し、第70回春季応用物理学会学術講演会にて発表した。次年度は、より厳密な値の導出および、シミュレーションによるデバイス特性の再現を目指す。

在主要主题中，我们旨在确定在双极SIC电源设备中植入耐电压持续层中的少数载体的活动性。我们提出了一种使用双极晶体管（BJT）作为迁移率确定方法的方法，三年中的研究计划大致如下：R3：使用设备模拟（TCAD）（TCAD）和详细的实验内容确定确定移动性确定方法。 R4：少数载体迁移率的实验确定。 R5：使用获得的迁移率重现各种SIC双极器件的电性能。根据上述计划，进行了第4财年的研究。实施细节如下。首先，我们制造了一个适用于3 fy 3的设备结构的BJT，当评估了制造的BJT的电流（收集器电流对基本电压的依赖性）时，评估了bjt的基本电压时，发现理想的特性并未与泄漏电流叠加。在本研究提出的分析方法中，重要的是最大程度地减少泄漏电流，这是分析误差的一个因素，我们成功地制造了适合评估的设备。根据电气性能的测量结果，基于设计的分析方法得出了少数载体迁移率，并且少数载流子迁移率取决于分析过程中假定的参数（例如内在的载体密度和电离能量），并且可以从500至1000 cm2/vs vs vs vs得出。移动性确定方法已应用于专利。相反，通过假设少数族裔载体的流动性，在应用物理学学术讲座的第70个春季学会上提出了一种实验性地得出内在载体密度和带隙的范围的方法。明年，我们的目标是通过模拟得出更精确的值并重现设备特性。

项目成果

トランジスタ構造を用いて導出した4H-SiCの真性キャリア密度

使用晶体管结构导出的 4H-SiC 的本征载流子密度

• 发表时间: 2023
• 作者: 浅田 聡志;村田晃一;土田秀一
• 通讯作者: 土田秀一

少数キャリアの移動度の導出装置、導出プログラム、導出方法及び品質評 価方法

少数载流子迁移率导出装置、导出程序、导出方法以及质量评价方法

• 发表时间: 2022