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次世代パワーデバイス実現に向けたFeドープGaNの電子状態と格子欠陥に関する研究

Fe掺杂GaN的电子态和晶格缺陷研究以实现下一代功率器件

基本信息

批准号：
20K04563
负责人：
甲斐綾子
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Yamaguchi University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K04563/
关键词：
FeドープGaN 電子スピン共鳴点欠陥 ESR GaN 格子欠陥第一原理計算

项目摘要

本研究で得られた主な成果について、以下概要を述べる。（１）GaN中Fe3+濃度定量のためのESR標準試料の開発：①尿素と塩化アルミニウム6水和物の熱分解により作製したC含有AlN試料中点欠陥のESR信号は、原材料N/Al比（60～140）と熱処理温度（1000～1400℃）を変化させても等方的（S=1/2, I=0）でg=2.0030±0.0004と高い再現性を示し、信号線幅は約0.4～0.5mTであった。スピン量は、1.3～6.0E+14 [個/mg] と高い濃度を示した。以上の結果から本研究で開発したC含有AlN試料は、GaN中のFe3+濃度を定量できることが明らかとなった。GaN以外の試料についても、試料量を調整することによって1E+12～15の範囲でスピン量を定量できる標準試料として応用が可能である。（２）FeドープGaN中Fe3+の電子捕獲機能と点欠陥への影響：①上述したESR標準試料を用いてFeドープ量2.1E+20[cm-3]のGaN中のFe3+を評価したところ、約28％となった。より高精度な評価のためには、標準試料の調整を行って両者のスピン量を同等にすることが必要である。②紫外線照射実験では、照射開始直後にFe3+量は減少し照射終了後回復した。Fe3+量の減少は伝導帯に励起された電子がFe3+に捕獲されFe2+に価数変化したためと考えられる。以上の結果から、GaN中に過剰に存在しているFe3+は電子捕獲中心として機能することがわかった。③真空中熱アニールにより窒素空孔と考えられるESR信号がg=2.0025に出現した。この欠陥が存在しているFeドープGaN試料に紫外線照射を行い、電子捕獲機能への影響を調べた。紫外線照射によってg=2.0025信号欠陥自体は増加したが、Feドープ量1E+20 [cm-3]レベルではFe3+信号強度の変化は認められなかった。

The main results of this study are as follows: the summary below. (1) the quantitative determination of Fe3+ in GaN, the standard of ESR standard is open: 1 Urea is cured, water and matter are decomposed, water and substances are decomposed, and C contains the ESR signal of the midpoint of AlN, raw material N/Al ratio (60,140), temperature temperature (1000,1400 ℃), temperature (1000,1400 ℃) and so on. The signal amplitude is about 0.4 ~ 0.5mT. The signal amplitude is about 0. 4 ~ 0. 5mT. the signal amplitude is about 0. 4 ~ 0. 5mT. The 1.3~6.0E+14 [/ mg] high-performance metrics are displayed. The above results show that the starting point of this study contains AlN feedstock and the quantitative analysis of Fe3+ concentration in GaN. In addition to the GaN, the quantity of the material is adjusted, the quantity of the material is adjusted, the quantity is measured in the range of 1E+12~15, the quantity of the material is measured, the standard material is used, and the possible quantity is used. (2) the performance of the Fe3+ computer trap in the Fe GaN is not satisfactory: 1 the above standard ESR standard uses the cm-3 standard of 2.1e + 20 [cm-3] GaN, which accounts for about 28% of the total energy consumption. In order to improve the accuracy and accuracy, the standard materials are required to measure the same amount of material as necessary. (2) the ultraviolet ray irradiation was effective, and the Fe3+ dose was reduced after the irradiation started, and then returned. Fe3+ is required to encourage the use of Fe3+ computers to monitor the number of Fe2+ devices. As a result of the above results, there is a negative Fe3+ computer trapping center in GaN. (3) the empty hole of asphyxiant was detected in vacuum, and the ESR signal was detected at 2.0025. If there is a lack of equipment, such as Fe radiation, UV radiation, and electronic capture, there is a negative impact on the performance of the GaN. The UV radiation signal 2.0025 is short of the autogenous signal, the Fe signal, the 1E+20 [cm-3], the Fe3+ signal strength, the signal intensity, the signal intensity.