超低損失パワーデバイス実現に向けた窒化ガリウムのアバランシェ破壊特性の解明

阐明氮化镓的雪崩击穿特性以实现超低损耗功率器件

• 批准号: 18J20080
• 负责人: 前田 拓也
• 金额: $ 1.98万
• 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: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J20080/
• 关键词: 窒化ガリウム(GaN); アバランシェ破壊; 衝突イオン化係数; 絶縁破壊電界; p-n接合; Franz-Keldysh効果; 光電流; パワーデバイス; 半導体; 窒化ガリウム; 電子デバイス; p-n接合ダイオード; 絶縁破壊

本年度は，窒化ガリウム(GaN)半導体のアバランシェ破壊特性の解明を目指し，衝突イオン化係数およびその温度依存性の測定に取り組んだ．p-n接合界面から主にp層側へ空乏層が拡がるGaN p-/n+接合ダイオードを作製し，基礎吸収端(~365nm)より短波長/長波長の光照射下における光誘起電流の測定・解析を行うことで，電子注入・正孔注入時のアバランシェ増倍係数を求めた．得られた増倍係数を解析することでGaNの電子・正孔の衝突イオン化係数を223-373K温度範囲で抽出することに成功した．得られた衝突イオン化係数を経験式を用いてモデル化し，得られた衝突イオン化係数の式(パラメータ)を用いてGaNの理想的な絶縁破壊特性をシミュレーションした．様々なドーピング密度のGaN p-n接合に対して絶縁破壊電圧をシミュレーションしたところ，過去に報告されているGaNパワーデバイスの絶縁破壊特性をよく再現した．得られた絶縁破壊電圧より絶縁破壊電界のドーピング密度依存性を経験式を用いてモデル化した．また，絶縁破壊特性の温度依存性，耐圧維持層の極性依存性，膜厚依存性についてもシミュレーションを行い，詳細に議論した．これらの結果は，J. Appl. Phys.に投稿・採択された．

This year は, smothering ガ リ ウ ム (GaN) semiconductor の ア バ ラ ン シ ェ broken 壊 features の interpret を refers し, conflict イ オ ン change coefficient お よ び そ の temperature dependency の assay に and り group ん だ. P-n junction interface か ら に p layer of lateral へ depletion layer が company が る GaN p/n + joint ダ イ オ ー ド を as し, foundation suction 収 (~ 365 nm) よ り short/long wavelength の under light に お け る light induced current の determination, parsing line を う こ と で, electron injection, positive hole injection の ア バ ラ ン シ ェ raised を times coefficient for め た. Have ら れ た raised times coefficient analytical す を る こ と で GaN の electronic, hole is の conflict イ オ ン change coefficient を temperature 223-373 k fan 囲 で spare す る こ と に successful し た. Conflict must ら れ た イ オ ン change coefficient を 経 験 type を with い て モ デ ル し, too ら れ た conflict イ オ ン change coefficient の type (パ ラ メ ー タ) を with い て GaN の な never try to break the 壊 characteristics of ideal を シ ミ ュ レ ー シ ョ ン し た. Others 々 な ド ー ピ ン グ density の GaN p-n junction に し seaborne て never try to break the 壊 electric 圧 を シ ミ ュ レ ー シ ョ ン し た と こ ろ, past に report さ れ て い る GaN パ ワ ー デ バ イ ス の never try to break the 壊 features を よ く reappearance し た. Have ら れ た never try to break the 壊 electric 圧 よ り never try to break the 壊 electricity industry の ド ー ピ ン グ density dependence を 経 験 type を with い て モ デ ル change し た. ま た, never try to break the 壊 features の temperature dependency, 圧 maintain resistant layer の polarity dependence, film thickness dependence に つ い て も シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を い, detailed talk に し た. The results of れら, submitted by J. Appl. Phys. Youdaoplaceholder1, accepted by 択された.

项目成果

Forward thermionic field emission current and barrier height lowering in heavily-doped 4H-SiC Schottky barrier diodes

重掺杂 4H-SiC 肖特基势垒二极管中的正向热电子场发射电流和势垒高度降低

• 发表时间: 2019
• 作者: M. Hara;S. Asada;T. Maeda;and T. Kimoto
• 通讯作者: and T. Kimoto

Shockley-Read-Hall Lifetime in Homoepitaxial p-GaN Extracted from Recombination Current in GaN p-n+ Junction Diodes

从 GaN p-n 结二极管的复合电流中提取的同质外延 p-GaN 的肖克利雷德霍尔寿命

• DOI: 10.7567/1347-4065/ab07ad
• 发表时间: 2019
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: T. Maeda;T. Narita;H. Ueda;M. Kanechika;T. Uesugi;T. Kachi;T. Kimoto;M. Horita and J. Suda
• 通讯作者: M. Horita and J. Suda

Estimation of Impact Ionization Coefficient in GaN and its Temperature Dependence by Photomultiplication Measurements Utilizing Franz-Keldysh Effect

利用 Franz-Keldysh 效应通过光电倍增测量估算 GaN 中的碰撞电离系数及其温度依赖性

• 发表时间: 2019
• 作者: T. Maeda;T. Narita;H. Ueda;M. Kanechika;T. Uesugi;T. Kachi;T. Kimoto;M. Horita and J. Suda
• 通讯作者: M. Horita and J. Suda

Photocurrent induced by Franz-Keldysh effect in 4H-SiC p-n junction diodes under high electric field along <11-20> direction

高电场下4H-SiC p-n结二极管Franz-Keldysh效应沿<11-20>方向诱导的光电流

• 发表时间: 2019
• 作者: T. Maeda;X. Chi;H. Tanaka;M. Horita;J. Suda and T. Kimoto
• 通讯作者: J. Suda and T. Kimoto

Impact Ionization Coefficients for 4H-SiC on a-face (11-20) and their Temperature Variations

a 面 (11-20) 上 4H-SiC 的碰撞电离系数及其温度变化

• 发表时间: 2019
• 作者: D. Stefanakis;X. Chi;T. Maeda;M. Kaneko and T. Kimoto
• 通讯作者: M. Kaneko and T. Kimoto