【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.05.29】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22AT0117
利用課題名 / Title
ダイヤモンド横型Schottky-pnダイオード開発
利用した実施機関 / Support Institute
産業技術総合研究所
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed
キーワード / Keywords
ダイヤモンド,ダイヤモンドShottky-pnダイオード,ダイヤモンド基板
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
牧野 俊晴
所属名 / Affiliation
産業技術総合研究所
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
ダイヤモンドは、高い絶縁破壊電界、高い熱伝導率、高い移動度、等の優れた材料物性を持っている一方で、不純物（ドナー、アクセプター）レベルが深く、活性化率が低い。したがってSchottky接合やpn接合ダイオード構造を形成した場合、p型・n型層のキャリア濃度が低く,順方向での電流密度を上げられなかった。これらの欠点を克服するために、n型Schottky接合とp+n接合を組み合わせた新規な構造の「ダイヤモンドShottky-pnダイオード」を作製し、これまでに順方向での電流密度を室温において104 A/cm2まで増加させることに成功した。本研究では、逆方向の耐圧を増加させるために、新たにダイオードの構造を縦型から横型へと改良を行った。
実験 / Experimental
【利用した主な装置】
プラズマアッシャー【NPF021】
電子ビーム真空蒸着装置【NPF023】
【実験方法】
マイクロ波プラズマCVD装置でダイヤモンド基板上にn層（リン濃度：1015 cm-3）を成膜し、さらにその上にフォトリソグラフィ・メタルデポ・リフトオフ工程で作製したメタルマスクパターンを用いた選択成長法によりp+層（ボロン濃度：1020 cm-3）を形成した。次にp+層上にオーミック電極（Ti/Pt/Au）を形成し、最後にn層上にSchottky電極（Mo）を形成した。オーミック電極・Schottky電極とも、メタルマスクパターンの形成と同様のプロセス工程を用いた。
結果と考察 / Results and Discussion
図1にダイヤモンド横型Schottky-pnダイオードの模式図を示す。設計では、p+層とSchottky電極の間の距離（すなわちn層の幅d）が長いほど耐圧を増加させることができる。そこで、n層の幅を、d=1～7umと変えたデバイスを形成した。図２に実際に作製したダイオードの光学顕微鏡写真を示す。p+層の選択成長、オーミック電極の形成は問題なくできているが、n層の幅は設計値通りには形成できておらず、課題が残った。今後は、EBリソグラフィを用いる等、より精度が出せる方法でデバイス形成を行っていく予定である。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図１ ダイヤモンド横型Schottky-pnダイオードの模式図
図２ ダイヤモンド横型Schottky-pnダイオードの光学顕微鏡像
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
共同研究者：筑波大学 櫻井岳暁様、池谷光貴様
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件