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GaN HEMTにおける高電界現象の顕微エレクトロルミネッセンス分光解析

GaN HEMT 中高电场现象的微电致发光光谱分析

基本信息

批准号：
13750305
负责人：
大野雄高
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、高周波・高出力素子として期待されている窒化ガリウム高電子移動度トランジスタ(GaN HEMT)について、その高耐圧化および高出力化の指針を得ることを目的とした。素子動作時における高電界領域の形成機構とキャリアの振舞いを顕微エレクトロルミネッセンス分光法により調べるとともに、出力低下の原因となる電流コラプスの問題について電気特性評価と光照射実験から解析した。さらに、高出力動作時に重要な熱伝導機構を調べるため、顕微ラマン分光法による局所的温度測定法を確立した。また、表面準位やゲートリーク電流の低減に着目し、高耐圧素子構造の検討を行った。主要な成果は以下の通りである。1.高電圧を印加したGaN HEMTにおいて、通常のGaAs HEMTとは異なり、ドレイン電極端で発光を観測し、ドレイン電極端に高電界領域が形成されていることを明らかにした。2.高電界領域の形成機構を、表面準位に捕獲された電子による空乏層電荷の補償で説明した。3.負の大きなゲート電圧ストレスにより、深刻な電流コラプスが起こることを見出した。4.ドレイン-ゲート電極間に光照射を行うことによりコラプスが小さくなることを見出し、ドレイン-ゲート電極間の表面準位が電流コラプスに関与していることを明らかにした。5.Si_3N_4表面保護膜の導入により電流コラプスを抑制できることを明らかにした。6.GaNのラマンスペクトルが温度に依存することに着目し、顕微ラマン分光法を用いて素子の局所的な温度測定法を確立し、その有効性を明らかにした。7.ドレイン側のゲート電極端で高温領域が存在することを明らかにするとともに、熱抵抗を評価したところ、消費電力とともに増加することを見出し、それがサファイア基板の広がり抵抗と等しいことを明らかにした。8.最大出力を決めるオフ耐圧について電気的特性の温度依存性から調べ、耐圧支配要因がゲートリーク電流が引起す衝突イオンが現象であることを明らかにした。9.ゲート電極蒸着前にプラズマにより表面処理を行うことでゲートリーク電流を低減することを可能とし、その結果、オフ耐圧が向上できることを明らかにした。

This study aims to improve the electron mobility of GaN HEMT by increasing the voltage resistance and increasing the power output. The formation mechanism of high electric field in the operation of element, the analysis of electric characteristics and the analysis of light irradiation, the adjustment of current, the cause of low output, the analysis of high electric field in the operation of element, the analysis of light irradiation, the analysis of high electric field in the operation of element, the analysis of high electric field in the operation of element, and the analysis of high electric field in the operation of element. The temperature measurement method of the important thermal conduction mechanism during high power operation is established by micro-spectroscopy. A study of low voltage and high voltage electron structures for surface alignment and high voltage electron current reduction The main results are as follows: 1. High voltage GaN HEMT, common GaAs HEMT, high voltage GaN HEMT 2. The formation mechanism of high electric field, surface alignment, electron trapping and depletion layer charge compensation are explained. 3. Negative voltage drop, deep current drop, high voltage drop 4. The surface alignment between electrodes is related to the current. 5. The introduction of Si_3N_4 surface protective film can inhibit the current. 6. The temperature dependence of GaN particles on the temperature of GaN particles is determined by micro-spectroscopy. 7. The temperature of the substrate is high, and the thermal resistance is high. 8. The maximum output is determined by the temperature dependence of the characteristics of the voltage resistance, and the voltage resistance is determined by the temperature dependence of the current. 9. The electrode is steamed before the surface treatment. The current is reduced. The result is high voltage.