【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.04.22】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23BA0028

利用課題名 / Title

ダイヤモンドパワーデバイスの構造最適化

利用した実施機関 / Support Institute

筑波大学 / Tsukuba Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

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）計測・分析/Advanced Characterization

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）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

キーワード / Keywords

ダイヤモンド, MOSFET, シミュレーションCAD,ワイドギャップ半導体/ Wide gap semiconductor,成形/ Molding,膜加工・エッチング/ Film processing/etching

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)

松本 翼

所属名 / Affiliation

金沢大学ナノマテリアル研究所

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

Traore Aboulaye

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

谷川　俊太郎

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

BA-001：デバイスシミュレーター

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

ダイヤモンド半導体を用いた新規パワーデバイス構造の提案、実証をサポートするデバイスシミュレーションを筑波大学の設備であるSILVACOを利用して行った。

実験 / Experimental

新しく提案したドリフト層のないMOSFET構造に対して、デバイスシミュレーターのSILVACOを用いて、バンド図、電気的特性、電界集中等の計算を行った。

結果と考察 / Results and Discussion

昨年度に明らかとなっていた最も電界が高い、ドレインのSchottky電極とAl₂O₃酸化膜、n型ダイヤモンドの三点境界でインパクトイオン化が起こることで、絶縁破壊することが分かった。そこで、電界集中を緩和させるべく、フィールドプレートをいくつか検討したが、耐圧を向上させる結果は得られなかった。一方、フィールドプレートを検討する際に、ドレイン－ゲート長に依存して耐圧が向上する結果が得られた。これは、ドレインのSchottky電極から伸びた空乏層がソース電極に到達し、ホールが流れることが耐圧を決めていると考えられ、その距離が重要であると予想できた。そこで、ゲート長依存の計算を行ったところ、ゲート長に対応して耐圧が向上する結果が得られた。この結果は、Al₂O₃酸化膜のゲートリーク電流がないという仮定のもとに行われているため、実験と一致するかどうかは今後の実験の結果がないとわからないが、高耐圧化に向けてとても重要な知見が得られた。グラフと詳細な結果については、十分な議論ができていないこと、本技術の核心に迫ることから、公表を控えさせていただく。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

・先導研究プログラム未踏チャレンジ2050（NEDO）　「パワーデバイスの技術革新」 ・計算していただいたTraore Aboulaye（筑波大学数理物質系）に感謝します。

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