２０１２年１月２０日１４時３０分～３５分平成２４年度特別研究テーマ説明（１）Ⅲ族窒化物半導体における光励起ナノ過程の基礎研究（２名）（２）Ⅲ族窒化物半導体の湿式デバイス作製プロセスの開発（１名）奥村次德 http://www.comp.tmu.ac.jp/virtue001/ 窒化物半導体は多様な可能性をもつ次世代の半導体 → 高効率化 9 高移動度 → 高速・高周波化 9 ＩｎＮとの混晶 → 長波長化 9 ピエゾ効果 → 2DEGチャネル 9 ワイドギャップ → 短波長化 9 ワイドギャップ → 高耐圧化レーザーから太陽電池まで高周波・大電力デバイス 9 直接遷移型電子デバイス UV へ長波長化（近赤外領域まで） AlN-GaN-InN系 GaAs-InP-AｌAs系 GaAs InP AｌAs系オンン抵抗 [m mΩcm2] フォトニックデバイス 1000 Si MOS 100 10 1 0.1 10 高耐圧低耐圧 GaN 100 1K 耐電圧［Ｖ］ 9 ワイドギャップ → 超高温動作 (600℃以上） 9 堅牢・安定堅牢安定 Si BT → 耐腐食性極限環境対応デバイス → 将来の夢がさらに拡がる 10 K GaN系デバイスは複雑な立体積層構造でできている GaN 系デバイスは複雑な立体積層構造でできているフォトニックデバイスレーザーダイオード 9 発光効率減少 9 信頼性低下キャリア寿命低下転位増速運動耐腐食性が良すぎて化学薬品による加工が困難プラズマ励起によるドライプロセス表面から数100 nm の領域に「点欠陥」が導入される．電子デバイスヘテロ接合FET 9 高周波特性劣化 9 不安定動作安定動作キャリア枯渇移動度低下 Ⅲ族窒化物半導体における光励起ナノ過程の基礎研究研究室のこれまでの成果の流れ GaAs n-GaN デバイス特性想定される具体的課題 SBDダイオド SBDダイオード（バイアスアニール） AlGaN ヘテロ接合FETのゲートヘテロ接合FETのゲト・チャネル特性評価 [×1017] Reverse Bias Annealing V=-2[V], T=150 ℃ -3 CARRIER DENS SITY n～ND-NA [cm ] (sample : H2 plasma RT 60min) 100nm 2 reference 600sec 150sec 1 0 without UV 30sec 0sec without applied bias （V=0) with UV 0.05 0.1 0.15 0.2 DEPTH [μm] プラズマ照射 GaAs，InP イオン種，電子種電の分離照射 H2 n-GaN GaAs，GaP 点欠陥の検出 Ar UV光付加照射光付加照射波長依存性 N2 光電気的測定法（PHCAP法） GaAs GaN n-GaN p-GaN p GaN 欠陥導入・拡散・再分布の理論解析質量，プラズマ発光波長（Ne，Xeなどによる実験） → 欠陥の導入メカニズム GaN 法る解析 PHCAP法による解析 GaN 高感度電気的測定法（DLTS法） → 欠陥のオリジン解明 Ⅲ族窒化物半導体の湿式デバイス作製プロセスの開発研究室のこれまでの成果の流れ GaAs 想定される具体的課題電気化学STMによる nmエッチング・めっきナノ構造作製 GaN 電気化学STMによる GaNナノ構造の液中評価 GaN 光触媒ナノ粒子を用いた新湿式エッチング技術開発新湿式ッチング技術開発 → クリーンな低損傷微細加工 Ni 電極形成電解メッキ GaN AlGaN GaAs 光陽極エッチング一貫プロセスによる理想ダイオード作製サイクリックボルタモグラム GaN ヘテロ接合FET用理想ゲート電極作製 nm オーダでの平坦化