【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.03.30】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23KT0009
利用課題名 / Title
ダイヤモンドと3C-SiC接合界面の結晶構造解析
利用した実施機関 / Support Institute
京都大学 / Kyoto 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）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials（副 / Sub）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
キーワード / Keywords
パワーエレクトロニクス/ Power electronics,異種材料接着・接合技術/ Dissimilar material adhesion/bonding technology
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)
梁 剣波
所属名 / Affiliation
大阪公立大学大学院 工学研究科
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
清村 勤
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
KT-403：モノクロメータ搭載低加速原子分解能分析電子顕微鏡
KT-402：球面収差補正透過電子顕微鏡
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
窒化ガリウム（GaN）トランジスタが動作する際に発生する熱とそれに伴う温度上昇は、性能の劣化や素子寿命の短縮といった実用上の重要な課題であり、効果的な放熱手法の開発が必要不可欠である。このため、ダイヤモンドのような熱伝導率が非常に高い材料が、素子の放熱材料として注目されているが、期待されるレベルの放熱性の向上が得られない点や、素子とダイヤモンドの接合が困難な点などから、実用化されていない。我々は、Si基板上に生成した窒化ガリウム層（厚さ3 mm）／炭化ケイ素（3C-SiC）バッファ層（厚さ1 mm）を基板から剥離し、表面活性化接合法を用いてダイヤモンド基板上にGaNトランジスタの作製を実現し、高い放熱性を達成した。本研究では、3C-SiC/diamond接合界面の結晶構造を解析し、優れた熱伝導性の要因を解明する。
実験 / Experimental
モノクロメータ搭載低加速原子分解能分析電子顕微鏡(JEM-ARM200F)を用いて、熱処理前後3C-SiC/diamond接合界面の結晶構造を評価した。
結果と考察 / Results and Discussion
熱処理前と1100℃熱処理後の3C-SiC／ダイヤモンド接合界面の断面TEM像をFig.1に示す。熱処理前の接合界面に厚さ約15.5nmの非晶質層が観察されたものの、ナノレベルの空洞や亀裂などが観察されなく、原子レベルで直接に接合していることが確認された。１１００℃熱処理後の接合界面に厚さ約7.4 nmの中間層と中間層における結晶縞が観察され、結晶縞が3C-SiCの[111]面に属することを明らかにした。これは接合界面に形成された非晶質層が熱処理プロセスにより再結晶化したことを示す。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Figure 1. Cross-sectional TEM images of (a) as-bonded and (b) 1100C annealed 3C-SiC/diamond bonded interface.
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
なし
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)
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Ryo Kagawa, High Thermal Stability and Low Thermal Resistance of Large Area GaN/3C‐SiC/Diamond Junctions for Practical Device Processes, Small, 20, (2023).
DOI: 10.1002/smll.202305574
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