ワイドギャップ半導体の結晶成長と電子物性評価

宽禁带半导体晶体生长及电子性能评估

基本信息

批准号：
05F05819
负责人：
木本恒暢
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05F05819/
关键词：
シリコンカーバイド深い準位点欠陥ホール効果 DLTS 移動度 Hイオン注入

项目摘要

ワイドキャップ半導体SiC(シリコンカーバイド)は、優れた絶縁耐性を有することから、次世代の低損失パワーデバイス用材料として注目されている。しかしながら、近年まで高品質SiC結晶が得られなかったために、その基礎物性の多くは未知の状態である。本研究では、高品質SiC成長層およびイオン注入されたSiCの電気的性質を調べた。本年度に得られた主な成果は以下の通りである。(1)Hall効果測定により、Alドープp形SiCの正孔密度と移動度を150-500Kの広い温度範囲で調べた。電荷中性条件に基づく解析により、Alアクセプタのイオン化エネルギーのドーピング密度依存性を決定した。Alドーピング密度を増加させると、Fermi準位が価電子帯に近づくので、Alアクセプタのイオン化率が低下することが分かった。移動度のドーピング密度依存性を2E14-1E21cm-3の広い範囲で決定し、その温度依存性も明らかにした。これはデバイスシミュレーションの基礎データとなるものである。また、移動度の温度依存性を様々なキャリヤ散乱過程を考慮して解析したところ、ドーピング密度が低いSiCでは音響フォノン散乱と有極性光学フォノン散乱が支配的であり、ドーピング密度の高いSiCでは中性不純物散乱が支配的であることを明らかにした。(2)SiC成長層およびイオン注入されたSiC中に存在する深い準位(点欠陥)をDLTS法により評価し、その熱的安定性や電荷状態、起源について調べた。今まで報告のほとんどないp形SiC中の代表的な深い準位を調べたところ、4H-SiC,6H-SiCともにEv+0.8eV(HK2)、Ev+1.2eV(HK3)、Ev+1.4eV(HK4)にトラップを検出した(Ev:価電子帯頂上)。これらのトラップは、1300℃までは安定であるが、1500℃の熱処理によりアニールされることが分かった。次に、Hイオン注入したp-SiC中の深い準位を評価し、イオン注入誘起欠陥とH原子を含む欠陥の分離を行った。

宽帽半导体SiC（碳化硅）具有优异的绝缘耐久性，作为下一代低损耗功率器件的材料而受到关注。然而，由于直到最近才获得高质量的 SiC 晶体，因此其许多基本物理性质仍然未知。在这项研究中，我们研究了高质量 SiC 生长层和离子注入 SiC 的电性能。今年取得的主要成果如下。 (1) 通过霍尔效应测量，在 150-500K 的宽温度范围内研究了 Al 掺杂 p 型 SiC 中的空穴密度和迁移率。通过基于电荷中性条件的分析确定了Al受体的电离能对掺杂密度的依赖性。研究发现，增加Al掺杂密度使费米能级更接近价带，从而降低Al受体的电离率。我们确定了 2E14-1E21cm-3 范围内迁移率对掺杂密度的依赖性，并阐明了其温度依赖性。这是设备仿真的基础数据。此外，当我们通过考虑各种载流子散射过程来分析迁移率的温度依赖性时，我们发现声学声子散射和极性光学声子散射在低掺杂密度的SiC中占主导地位，而在高掺杂密度的SiC中居于中间地位。杂质散射占主导地位。 (2)使用DLTS法评价SiC生长层和离子注入SiC中存在的深层能级(点缺陷)，并研究它们的热稳定性、电荷状态和起源。当我们研究迄今为止几乎没有报道过的p型SiC中的典型深层能级时，我们发现4H-SiC和Ev+0.8eV（HK2）、Ev+1.2eV（HK3）和Ev+1.4eV。 6H-SiC 在 (HK4) 处检测到陷阱（Ev：价带顶部）。这些陷阱在高达 1300°C 的温度下仍保持稳定，但在 1500°C 下进行了热处理退火。接下来，我们评估了注入 H 离子的 p-SiC 的深层能级，并将离子注入引起的缺陷与含有 H 原子的缺陷分开。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

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会议论文数量（0）

专利数量（0）

Thermal stability of defects in p-type as-grown 6H-SiC

p 型生长的 6H-SiC 缺陷的热稳定性

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
Journal of Physics: Condensed Matter 19
影响因子：
0
作者：
Zhao;H. B.;Guan;G;Matsuda;M.;Paul-Prasanth Bindhu & Nagahama;Y.;G. Alfieri and T. Kimoto;G. Alfieri and T. Kimoto;G. Alfieri and T. Kimoto
通讯作者：
G. Alfieri and T. Kimoto

Search for hydrogen related defects in p-type 6H and 4H-SiC

寻找 p 型 6H 和 4H-SiC 中与氢相关的缺陷

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
G.Alfieri;T.Kimoto;G. Alfieri and T. Kimoto
通讯作者：
G. Alfieri and T. Kimoto

Isochronal annealing study of deep levels in hydrogen implanted p-type 4H-SiC

氢注入p型4H-SiC深能级等时退火研究

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
Materials Science Forum 556-557
影响因子：
0
作者：
Zhao;H. B.;Guan;G;Matsuda;M.;Paul-Prasanth Bindhu & Nagahama;Y.;G. Alfieri and T. Kimoto
通讯作者：
G. Alfieri and T. Kimoto