３．ワイドギャップ半導体の オーム性電極材料開発 p-Diamond 2015/10/1 1 ダイヤモンド半導体 ワイドギャップ（Eg = 5.2 eV) 高熱伝導率 期待 高耐圧パワー電子デバイス 遠紫外発光・受光デバイス 課題 高品質ダイヤモンドの結晶成長 ◆ 高性能オーム性およびショットキー性 電極の開発 ◆ 2015/10/1 2 p型ダイヤモンドへの低抵抗オーム性電 極材料開発 カーバイド形成金属のDA法 Tachibana et al. (1992) アニール 金属 コンタクト抵抗 低下 p-diamond • オーム性の形成機構？ • オーム性電極の材料設計指針？ 2015/10/1 3 目的 p型ダイヤモンドに対する低抵抗オーム性 電極の形成機構解明 • オーム性電極の設計指針構築 • ショットキー性電極の設計指針構築 カーバイド形成元素：Ti, Mo, Cr 炭素固溶元素 ：Pd, Co 2015/10/1 4 実験方法 2015/10/1 5 マイクロ波励起プラズマＣＶＤ装置 成長条件 2015/10/1 反応ガス H2 = 96.5 sccm CH4 = 3.0 sccm O2 = 0.5 sccm 反応圧力 基板温度 マイクロ波電力 ：45 Torr ：900〜1100℃ ：360〜380 W 6 電極構造 最適なアニール条件 400℃, 5分 2015/10/1 600℃, 60分 600℃, 10分 7 コンタクト抵抗測定 2015/10/1 8 Tiのコンタクト抵抗率の温度特性 Specific contact resistnace (W-cm2) T (℃) Ti fB = 0.52 eV 1000/T (K-1) 2015/10/1 9 コンタクト抵抗率のNA依存性 Specific contact resistnace (W-cm2) N A [cm3 ] 2015/10/1 fB = 0.48 eV 1/ N A [cm 3/ 2 ] 10 600℃アニール後のTi/dimaond界面 Ti TiC Diamond 2015/10/1 11 Schottky barrier height, SBH [ eV ] SBHの種々金属の仕事関数依存性 Metal work function (eV) 2015/10/1 12 SBHピンニングのモデル 相変態モデル 2015/10/1 13 DLC層を介した時のas-dep.時のTiコンタ クトのI-V特性 CURRENT DENSITY (A/cm2 ) 4 3 (a) p-diamond/Ti (b) p-diamond/DLC(1h)/Ti (c) p-diamond/DLC(2h)/Ti 2 1 0 V -1 Ti DLC layer poly p-diamond -2 + p -Si(100) -3 -4 -30 2015/10/1 -20 -10 0 10 20 APPLIED VOLTAGE (V) 30 14 Tiコンタクトのアニール前後のI-V特性 2 CURRENT DENSITY (A/cm ) 4 p-diamond/Ti 3 2 (a) as-dep. (b) 400°C, 5min (c) 500°C, 5min 1 0 -1 V Ti poly p-diamond -2 p+-Si(100) -3 -4 -30 -20 -10 0 10 20 30 APPLIED VOLTAGE (V) 2015/10/1 15 高耐圧ショットキー電極の開発 材料の選択指針 ダイヤモンドと反応しにくい元素 （炭化・固溶しにくい） Cu, Al 2015/10/1 16 Cu, AlショットキーコンタクトのI-V特性 900 V 2015/10/1 17 まとめ オーム性電極の形成機構 • 界面反応によりfB 〜 0.5 eV • 導電性グラファイト層の生成 （相変態モデル） In-situオーム性電極 高耐圧ショットキー電極 P型ダイヤモンドに対する コンタクト材料設計指針の構築 2015/10/1 18
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