ワイドギャップ半導体の結晶成長と電子物性評価

宽禁带半导体晶体生长及电子性能评估

• 批准号: 05F05819
• 负责人: 木本 恒暢
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05F05819/
• 关键词: シリコンカーバイド; 深い準位; 点欠陥; ホール効果; DLTS; 移動度; Hイオン注入

ワイドキャップ半導体SiC(シリコンカーバイド)は、優れた絶縁耐性を有することから、次世代の低損失パワーデバイス用材料として注目されている。しかしながら、近年まで高品質SiC結晶が得られなかったために、その基礎物性の多くは未知の状態である。本研究では、高品質SiC成長層およびイオン注入されたSiCの電気的性質を調べた。本年度に得られた主な成果は以下の通りである。(1)Hall効果測定により、Alドープp形SiCの正孔密度と移動度を150-500Kの広い温度範囲で調べた。電荷中性条件に基づく解析により、Alアクセプタのイオン化エネルギーのドーピング密度依存性を決定した。Alドーピング密度を増加させると、Fermi準位が価電子帯に近づくので、Alアクセプタのイオン化率が低下することが分かった。移動度のドーピング密度依存性を2E14-1E21cm-3の広い範囲で決定し、その温度依存性も明らかにした。これはデバイスシミュレーションの基礎データとなるものである。また、移動度の温度依存性を様々なキャリヤ散乱過程を考慮して解析したところ、ドーピング密度が低いSiCでは音響フォノン散乱と有極性光学フォノン散乱が支配的であり、ドーピング密度の高いSiCでは中性不純物散乱が支配的であることを明らかにした。(2)SiC成長層およびイオン注入されたSiC中に存在する深い準位(点欠陥)をDLTS法により評価し、その熱的安定性や電荷状態、起源について調べた。今まで報告のほとんどないp形SiC中の代表的な深い準位を調べたところ、4H-SiC,6H-SiCともにEv+0.8eV(HK2)、Ev+1.2eV(HK3)、Ev+1.4eV(HK4)にトラップを検出した(Ev:価電子帯頂上)。これらのトラップは、1300℃までは安定であるが、1500℃の熱処理によりアニールされることが分かった。次に、Hイオン注入したp-SiC中の深い準位を評価し、イオン注入誘起欠陥とH原子を含む欠陥の分離を行った。

ワ イ ド キ ャ ッ プ semiconductor SiC (シ リ コ ン カ ー バ イ ド) は, superior れ た never try patience を have す る こ と か ら, next generation の low loss パ ワ ー デ バ イ ス materials と し て attention さ れ て い る. し か し な が ら, recent ま で high quality SiC crystals が ら れ な か っ た た め に, そ の based more than physical の く は の unknown state で あ る. In this study, the properties of で で and high-quality SiC growth layer および and injection of されたSiC <s:1> electricity を modulation べた are investigated. The main な achievements of に in this year are as follows に である. Determination of (1) Hall unseen fruit に よ り, Al ド ー プ p form SiC の moving hole density と を 150-500 - k の hiroo い temperature fan 囲 で adjustable べ た. Charge neutral condition に base づ く parsing に よ り, Al ア ク セ プ タ の イ オ ン change エ ネ ル ギ ー の ド ー ピ ン グ density dependence を decided し た. Al ド ー ピ ン グ density を raised plus さ せ る と, Fermi quasi が 価 electronic 帯 に nearly づ く の で, Al ア ク セ プ タ の イ オ ン rates are low が す る こ と が points か っ た. Mobile degrees の ド ー ピ ン グ density dependence e21cm を e14 2-1-3 の hiroo い van 囲 で decided し, そ の temperature dependency も Ming ら か に し た. Youdaoplaceholder5 れ デバ デバ スシ スシ ュレ ショ ショ <s:1> <s:1> foundation デ タとなる タとなる である である. ま た, mobile の temperature dependency を others 々 な キ ャ リ ヤ messy process を consider し て parsing し た と こ ろ, ド ー ピ ン グ low density が い SiC で は sound フ ォ ノ ン scattered と polar optical フ ォ ノ ン scattered が で dominated あ り, ド ー ピ ン グ high density の い SiC で は neutral impurity content of messy が で あ る こ と を Ming ら か に し た. (2) the SiC layer growth お よ び イ オ ン injection さ れ た SiC に exist す る deep い quasi who owe 陥 (point) を DLTS method に よ り review 価 し, そ の thermal stability や charge state, origin に つ い て adjustable べ た. This ま で report の ほ と ん ど な い p form SiC な の representative in deep い quasi を automatically adjusted べ た と こ ろ, 4 h - SiC, 6 h - SiC と も に Ev + 0.8 Ev (HK2), Ev + 1.2 Ev (HK3), Ev + 1.4 Ev (HK4) に ト ラ ッ プ を 検 out し た (on the top of the Ev: 価 electronic 帯). こ れ ら の ト ラ ッ プ は, 1300 ℃ ま で は settle で あ る が, 1500 ℃ heat の 処 Richard に よ り ア ニ ー ル さ れ る こ と が points か っ た. Time に, H イ オ ン injection し た の deep い quasi p - SiC in を review 価 し, イ オ ン injection induced owe 陥 と を H atoms contain む owe 陥 の separation line を っ た.

项目成果

Thermal stability of defects in p-type as-grown 6H-SiC

p 型生长的 6H-SiC 缺陷的热稳定性

• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of Physics: Condensed Matter 19
• 作者: Zhao;H. B.;Guan;G;Matsuda;M.;Paul-Prasanth Bindhu & Nagahama;Y.;G. Alfieri and T. Kimoto;G. Alfieri and T. Kimoto;G. Alfieri and T. Kimoto
• 通讯作者: G. Alfieri and T. Kimoto

Search for hydrogen related defects in p-type 6H and 4H-SiC

寻找 p 型 6H 和 4H-SiC 中与氢相关的缺陷

• 发表时间: 2007
• 作者: G.Alfieri;T.Kimoto;G. Alfieri and T. Kimoto
• 通讯作者: G. Alfieri and T. Kimoto

Isochronal annealing study of deep levels in hydrogen implanted p-type 4H-SiC

氢注入p型4H-SiC深能级等时退火研究

• 发表时间: 2007
• 期刊: Materials Science Forum 556-557
• 作者: Zhao;H. B.;Guan;G;Matsuda;M.;Paul-Prasanth Bindhu & Nagahama;Y.;G. Alfieri and T. Kimoto
• 通讯作者: G. Alfieri and T. Kimoto