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論文

Evaluation and mitigation of reactive ion etching-induced damage in AlGaN/GaN MOS structures fabricated by low-power inductively coupled plasma

野崎 幹人*; 寺島 大貴*; 吉越 章隆; 細井 卓治*; 志村 考功*; 渡部 平司*

Japanese Journal of Applied Physics, 59(SM), p.SMMA07_1 - SMMA07_7, 2020/07

https://doi.org/10.35848/1347-4065/ab8f0e
 被引用回数：2 パーセンタイル：12.5(Physics, Applied)

AlGaN/GaN高移動度トランジスタ(HEMT)はヘテロ界面に誘起される高濃度・高移動度な2次元電子ガス(2DEG)により高周波・高出力動作を実現できるが、トランジスタのノーマリーオフ化のためにはゲート下のAlGaN層を薄層化したリセス構造の形成等が必要となる。AlGaN層は誘導結合プラズマを用いた反応性イオンエッチング(ICP-RIE)により比較的容易に薄層化できるが、エッチング時の損傷による特性劣化が懸念される。本研究ではICP-RIE後のAlGaN層に対し放射光光電子分光分析やホール効果測定を行い、AlGaN/GaN構造に対する極低バイアス電力のICP-RIEが加工表面の変質や2DEG特性劣化などの加工損傷を大幅に低減できることを示した。またRIE加工面上でのMOS構造形成では、プロセス中に表面変質層が酸化されるため、界面特性が2DEG特性ほど強くバイアス電力に影響されないことがわかった。

論文

Effect of annealing on proton irradiated AlGaN/GaN based micro-Hall sensors

Abderrahmane, A.*; 高橋 大樹*; 田代 起也*; Ko, P. J.*; 岡田 浩*; 佐藤 真一郎; 大島 武; Sandhu, A.*

AIP Conference Proceedings 1585, p.123 - 127, 2014/02

https://doi.org/10.1063/1.4866629
 被引用回数：1 パーセンタイル：51.08(Physics, Applied)

380keV陽子線を1$$times10^{14}$$, 1$$times10^{15}$$, 1$$times10^{16}$$cm$$^{-2}$$照射したAlGaN/GaNマイクロホールセンサーの673Kでの熱処理の影響を調べた。カソードルミネッセンス測定を室温で行い、熱処理前後での変化を調べたところ、GaN層からのバンド間発光の回復が起こっていることが分かった。また、磁気特性や増加した直列抵抗の回復が観察されたが、高照射量である1$$times10^{16}$$cm$$^{-2}$$の試料においては熱処理後もなお高抵抗であり、初期値の72%までの回復であることが判明した。

論文

Partial recovery of the magnetoelectrical properties of AlGaN/GaN-based micro-Hall sensors irradiated with protons

Abderrahmane, A.*; 田代 起也*; 高橋 大樹*; Ko, P. J.*; 岡田 浩*; 佐藤 真一郎; 大島 武; Sandhu, A.*

Applied Physics Letters, 104(2), p.023508_1 - 023508_4, 2014/01

https://doi.org/10.1063/1.4861902
 被引用回数：6 パーセンタイル：26.85(Physics, Applied)

380keV陽子線を高線量(1$$times10^{16}$$cm$$^{-2}$$)照射したAlGaN/GaNマイクロホールセンサーの磁電特性の熱処理による回復を調べた。熱処理温度の上昇と共に電子移動度とシート抵抗、磁気感度の回復が観察された。しかし、400$$^{circ}$$Cまでの熱処理では、シート抵抗の回復は72%に留まった。電流・電圧特性とラマン分光測定により、照射欠陥の減少によるトラップ密度の減少と結晶性の改善が起こっていることが明らかとなり、これによってデバイス特性の回復が生じていると結論できた。

論文

Effect of proton irradiation on AlGaN/GaN micro-Hall sensors

Abderrahmane, A.*; 小出 将太*; 岡田 浩*; 高橋 大樹*; 佐藤 真一郎; 大島 武; Sandhu, A.*

Applied Physics Letters, 102(19), p.193510_1 - 193510_4, 2013/05

https://doi.org/10.1063/1.4805357
 被引用回数：10 パーセンタイル：41.2(Physics, Applied)

380keV陽子線照射による窒化アルミニウムガリウム/窒化ガリウム(AlGaN/GaN)マイクロホール効果センサーの磁電特性の変化を調べた。その結果、照射量の増加とともに、電流・電圧特性の劣化、センサーの磁気感度安定性の低下が観察された。加えて、高温領域で電子移動度が劇的に減少し、その結果シート抵抗が急激に増加することも判明した。ラマン分光法による分析から、これらがGaN結晶性の低下に起因するものであることが分かったが、結晶歪みは観測されなかった。

論文

Synthesis of Al$$_{x}$$Ga$$_{1-x}$$N and InN crystals under high pressures

齋藤 寛之; 内海 渉; 金子 洋*; 青木 勝敏

Proceedings of Joint 20th AIRAPT - 43rd EHPRG International Conference on High Pressure Science and Technology (CD-ROM), 4 Pages, 2005/06

著者らはオプトエレクトロニクス及びパワーデバイスにおけるキーマテリアルであるIII族窒化物半導体材料の高温高圧合成を、放射光その場観察と組合せて行ってきた。AlN及びGaNの混合粉末が6.0GPa, 800$$^{circ}$$Cの条件下で固相反応することを見いだし、Al$$_{x}$$Ga$$_{1-x}$$N(0$$leq$$x$$leq$$1)の多結晶焼結体を作製した。またAl$$_{0.1}$$Ga$$_{0.9}$$N試料が2400$$^{circ}$$C, 6.5GPaで融解することを見いだし、その単結晶を融液徐冷により作製した。InNの高温高圧状態図を放射光その場観察から決定し、19GPa, 1900$$^{circ}$$CでInNが融解することを確認した。

論文

Single crystal growth of gallium nitride by slow-cooling of its congruent melt under high pressure

齋藤 寛之; 内海 渉; 金子 洋*; 桐山 幸治*; 青木 勝敏

State-of-the-Art Program on Compound Semiconductors XLI and Nitride and Wide Bandgap Semiconductors for Sensors, Photonics, and Electronics V, p.587 - 592, 2004/10

高圧下融液の徐冷による窒化ガリウム単結晶の育成に成功した。6.0GPa以上の圧力を加えると分解を押さえて2220$$^{circ}$$Cで融液が得られることを放射光その場観察により見いだした。育成された単結晶試料のX線ロッキングカーブ測定の半値幅は30秒以下で、転位密度が小さい良質の単結晶であることが予想される。

論文

Synthesis of Al$$_{x}$$Ga$$_{1-x}$$N alloy by solid-phase reaction under high pressure

齋藤 寛之; 内海 渉; 金子 洋*; 青木 勝敏

Japanese Journal of Applied Physics, Part 2, 43(7B), p.L981 - L983, 2004/07

https://doi.org/10.1143/JJAP.43.L981
 被引用回数：5 パーセンタイル：23.97(Physics, Applied)

バルクのAl$$_{x}$$Ga$$_{1-x}$$N半導体合金をすべての組成領域にわたり高温高圧下で固相反応によって合成した。その場X線回折実験により6GPa, 800$$^{circ}$$Cの条件で合金化が開始することを観察した。回収試料のSEM観察及び粉末X線回折実験から、Ga原子とAl原子の均一な分布と、組成に対する格子定数の連続的な変化を確認したが、これはAlNとGaNの固溶体が任意組成で形成されていることを示している。

論文

Effects of Al composition on luminescence properties of europium implanted Al$$_{x}$$Ga$$_{1-x}$$N(0$$<$$x$$<$$1)

中西 康夫*; 若原 昭浩*; 岡田 浩*; 吉田 明*; 大島 武; 伊藤 久義; 柴田 智彦*; 田中 光浩*

Physica Status Solidi, 0(7), p.2623 - 2626, 2003/07

これまで、Euを窒化物半導体へドープすることで発光特性が発現することを明らかにしているが、さらなる発光強度の増加を狙い、EuドープしたAl$$_{x}$$Ga$$_{1-x}$$N(0$$<$$x$$<$$1)の発光特性とAl組成の関係を調べた。Al組成の異なるAl$$_{x}$$Ga$$_{1-x}$$Nは有機金属気相成長法により作製し、イオン注入によりEu(200keV)を導入した。注入後、結晶性回復のため、試料は窒素中で1000から1600$$^{circ}$$Cの熱処理を行った。発光特性はフォトルミネッセンス(PL)及びカソードルミネッセンス(CL)により調べた。その結果、Al組成によらず全ての試料でEuの4f電子間遷移に起因する発光(621nm)が観測された。Al組成比と発光の関係を調べたところ、x=0.5付近に発光強度の最大値があることが明らかとなった。これはAl混晶により結晶場が歪み、発光強度が増加するためと解釈できる。

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