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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 manual configuration of laser excitation sources (20GHz), current detection of electron resonance spectroscopy (EDMR) devices for use in China, re-launch Results, no problems, successful restart of EDMR. The performance of the spectroscopic device is both improved and improved. The main interface of SiC-MOSFET is not "PbC". The EDMR signal of the weak 13C core is re-examined. The ultra-fine splitting signal of the weak 13C core is very small. The S/N ratio is determined. The MOS voltage dependence of PbC EDMR signal was measured in detail. As a result, the 2-level of PbC is determined by Ev+0.6eV, Ev+1.2eV and the 2-electron occupation is increased by 0.6eV. This is the only time in the 1980s that Si/SiO2 and Pb atoms were formed. The first step in the semiconductor industry is to create a new environment for the semiconductor industry. The first principle calculation (HSE06 general correlation calculation) of the quantitative high precision of the production level is very consistent with the (0/-) level of Ev+1.2eV. The level of Ev+0.0eV is close to Ev+0.0eV. The value of Ev+0.0eV is close to Ev +0.0eV. The calculation of the interface level and the quantity of the output level is new and necessary. The standard of PbC in this study is to develop a new type of PbC. This year, the preparation of EDMR samples was organized by various research institutes for MOSFET and GaN-MOSFET The SiC-MOSFET was fabricated using the first TEG sample.

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