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ワイドギャップ半導体MOS界面欠陥の正体の横断的解明

截面阐明宽禁带半导体MOS界面缺陷的真实本质

基本信息

批准号：
20H00340
负责人：
藤ノ木享英
金额：
$ 28.7万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

昨年度に手配したスピン励起源（アンリツ製20GHzシグナルジェネレーター）を用いて、電流検出電子スピン共鳴分光(EDMR)装置の再立上げを行った。その結果、無事、EDMRの再起動に成功した。分光装置の性能チェックを兼ねて、SiC-MOSFETの主要界面欠陥「PbCセンター（界面炭素ダングリングボンド）」のEDMR信号を再観察し、微弱な13C核スピン超微細分裂信号を十分なS/N比で検出できることを確認した。さらに、PbCのEDMR信号のMOSゲート電圧依存性を詳細に計測した。その結果、PbCセンターの2つの準位（荷電状態が+1→0、0→-1に変化する準位）がそれぞれEv+0.6eV、Ev+1.2eVと決定され（Evは価電子帯端）、2電子占有によるエネルギー上昇（実効相関エネルギー）が0.6eVと求められた。このようなデータはSi/SiO2のPbセンター（界面Siダングリングボンド）で1980年代に唯一得られている。ワイドギャップ半導体で同様のデータを初めて求めることができた。このエネルギー準位を東工大グループの定量性の高い第一原理計算（HSE06汎関数計算）で再現できるかを検証してみたところ、(0/-)準位はEv+1.2eVで非常に良く一致した。しかし(+/0)準位はEv+0.0eV付近と実験値と大きく食い違うことが分かった。つまり界面準位の定量的なエネルギー準位計算には新しいアルゴリズムが必要であることが判明した。本研究のPbCセンターの準位はアルゴリズム開発にとって重要なテストピースとなり得るものである。本年度は、ダイヤモンドMOSFET、GaN-MOSFETについても各研究機関と綿密な打ち合わせをしてEDMR専用試料の準備に取り組んだ。SiC-MOSFETでもpチャネルMOSFETの作製に取り組み、第1弾TEG試料が完成した。

Last year's hand-made したスピンンンンアンリツ 20GHz シグナルジェネレーター）をUsing the current 検出electronic resonance spectroscopy (EDMR) device, it is re-established by the げを行った. As a result, nothing happened, EDMR's restart was successful. The performance of the spectroscopic device is high, and the main interface of SiC-MOSFET is PbC carbon dioxide. The EDMR signal of "ド)" was re-observed, and the weak 13C nuclear ultrafine splitting signal was confirmed with a tenth S/N ratio.さらに、PbC のEDMR signal のMOS ゲートelectrical pressure dependence をDetailed measurement した.その result, PbC センターの2つの level (state of charge が+1→0, 0→-1 に変化する level) がそれぞれEv+0.6eV, Ev+1 .2eVとdeterminationされ(Evは価electronic terminal), 2electron possessionによるエネルギーRISE(実 effect related エネルギー)が0.6eVとquestめられた.このようなデータはSi/SiO2のPbセンター（Interface Siダングリングボンド） was the only られている in the 1980s.ワイドギャップSEMICONDUCTOR で同様のデータを初めて request めることができた.このエネルギーquasi-quantitative high first principles calculation (HSE06 pan-correlation number calculation) of Tokyo University of Technology Reproduce the できるかを検证してみたところ, (0/-) level はEv+1.2eV and it is very good and consistent. The level of しかし(+/0) is はEv+0.0eV, which is close to と実験値と大きく食いviolation うことが分かった. It is necessary to calculate the level of the interface level quantitatively and to calculate the level of the interface. This study is based on the importance of PbC safety standards. This year, various research institutes for MOSFET and GaN-MOSFET are preparing and collecting samples for special use in EDMR. SiC-MOSFET has been fabricated and assembled, and the first TEG sample has been completed.

项目成果

期刊论文数量（7）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Electrical detection of Tv2a-type VSi centres in SiC-MOSFET

SiC-MOSFET 中 TV2a 型 VSi 中心的电气检测

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Y. Abe;A. Chaen;M. Sometani;S. Harada;Y. Yamazaki;T. Ohshima;T. Umeda
通讯作者：
T. Umeda

Electrical detection of TV2a-type silicon vacancy spin defect in 4H-SiC MOSFETs

4H-SiC MOSFET 中 TV2a 型硅空位自旋缺陷的电学检测

DOI：
10.1063/5.0078189
发表时间：
2022
期刊：
Applied Physics Letters
影响因子：
4
作者：
Y. Abe;A. Chaen;M. Sometani;S. Harada;Y. Yamazaki;T. Ohshima;T. Umeda
通讯作者：
T. Umeda

Negatively charged boron vacancy center in diamond

DOI：
10.1103/physrevb.105.165201
发表时间：
2022-04
期刊：
Physical Review B
影响因子：
3.7
作者：
T. Umeda;K. Watanabe;H. Hara;H. Sumiya;S. Onoda;A. Uedono;I. Chuprina;P. Siyushev;F. Jelezko;J. Wrachtrup;J. Isoya
通讯作者：
T. Umeda;K. Watanabe;H. Hara;H. Sumiya;S. Onoda;A. Uedono;I. Chuprina;P. Siyushev;F. Jelezko;J. Wrachtrup;J. Isoya

4H-SiC(11-20)面（a面） MOS界面欠陥の電子スピン共鳴分光（ESR/EDMR）評価

4H-SiC(11-20)面（a面）MOS界面缺陷的电子自旋共振光谱（ESR/EDMR）评估