β-及びκ-酸化ガリウム中の深い準位の定量と結晶成長における制御

β-和 κ-氧化镓深层的定量以及晶体生长的控制

• 批准号: 22K20428
• 负责人: 鐘ヶ江 一孝
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: Kyoto Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-08-31 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K20428/
• 关键词: 酸化ガリウム; 半導体パワーデバイス; 欠陥準位; 容量過渡分光法

酸化ガリウムのポテンシャルを最大限に引き出した電子デバイスを設計・作製するためには、デバイス特性に影響を与える酸化ガリウム中の深い準位に関する深い理解と制御が必須であり、深い準位の定量を精密に行うことは重要である。深い準位の定量手法として本研究で用いる容量過渡分光法では、接合容量のごくわずかな過渡変化から深い準位の物性や密度を定量する。このため、精密な定量には、理想的なSchottky界面の形成が必須である。本研究ではまず、酸化ガリウムエピタキシャル成長層中の深い準位の定量に向けて、β-酸化ガリウムSchottky障壁ダイオードの試作検討を行った。ハイドライド気相成長法により成長したβ-酸化ガリウムホモエピタキシャル成長層に有機及び無機洗浄を施し、ホモエピタキシャル成長層表面のパーティクル等を除去した。次に、表面にNi-Schottky電極を、裏面にオーミック電極を、抵抗加熱蒸着法によってそれぞれ形成した。試作したSchottky障壁ダイオードは、理想的な電流-電圧特性及び接合容量-電圧特性を示した。Schottky障壁ダイオードの試作検討で得られたプロセスレシピ・知見を用いることで、本研究において、今後、β-酸化ガリウム中の深い準位の定量のためのデバイス作製が可能となった。また、容量過渡分光法に用いる測定装置に関して、より精密な測定を可能にするために、測定装置の大幅改修の検討を行った。

为了设计和制造最大限度发挥氧化镓潜力的电子器件，必须深入了解和控制氧化镓中影响器件特性的深层水平，这一点非常重要。电容瞬态光谱学在本研究中用作量化深能级的方法，通过结电容的非常小的瞬态变化来量化深能级的物理特性和密度。因此，形成理想的肖特基界面对于精确定量至关重要。在这项研究中，我们首先制造了原型 β-氧化镓肖特基势垒二极管，以量化氧化镓外延生长层中的深层能级。对通过氢化物气相外延生长的β-氧化镓同质外延生长层进行有机和无机清洗，以去除同质外延生长层表面的颗粒。接下来，通过电阻加热气相沉积在前表面上形成Ni-肖特基电极，并且在后表面上形成欧姆电极。原型肖特基势垒二极管表现出理想的电流-电压特性和结电容-电压特性。通过使用从肖特基势垒二极管原型研究中获得的工艺配方和知识，这项研究使得制造一种用于量化 β-氧化镓中深层能级的装置成为可能。此外，我们还考虑对电容瞬态光谱中使用的测量设备进行重大改进，以实现更精确的测量。