Analysis of Physical Mechanism for GaN Semiconductors Traps by AC Two Port Network

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窒化ガリウム（GaN）を用いたトランジスタなどの電子デバイスは、非常に高い電圧でかつ大電流で動作できる高出力高周波用増幅器などに実用化されている。今後、GaN本来の優れた材料物性をさらに引き出すことができれば、より高性能な電子デバイスを実現でき、社会の持続的成長に貢献できると考えられる。このために解決すべき課題のひとつが、GaN電子デバイス内部に存在するトラップの制御である。トラップは不純物や原子配列の乱れが要因で、結晶内や表面に存在し、電気的特性に影響を与える。漏れ電流を抑制できるという長所がある一方、交流信号を乱すという短所がある。これらの長短所をうまく使いこなすためにはトラップの性質を明確にすることが重要となる。本研究では回路設計と整合性の良い2端子対回路測定を使うことで、トラップの性質を明確にしていく。これまで2端子対回路測定を構築し、トランジスタに印加する電圧（ドレイン電圧、ゲート電圧）や雰囲気温度依存性を測定し、GaN層中のFe不純物に由来するトラップの挙動を解析してきた。しかし、測定できる周波数に対して、トラップの応答する周波数が広く、十分にトラップの挙動を評価することができなかった。そこで、トラップの挙動をより詳細に解明するため、光を励起して測定する方法を研究するとともに、デバイスシミュレーションを使っていくことを計画している。今年度は、立ち上げた光励起2端子対回路網パラメータ測定装置にて、光照射の効果、表面ダメージを故意に導入した試料などで評価を実施した。また、デバイスシミュレーションにおいて自己発熱効果によるデバイス内部の温度上昇による効果について検討した。