成果報告書詳細
管理番号100013462
タイトル平成19年度成果報告書 平成19年度採択産業技術研究助成事業 07B41004d 大電力密度電子デバイスの実現に向けたn型ダイヤモンド半導体の低抵抗化ならびにオーミック接合技術の開発 平成19年度中間
公開日2009/3/27
報告書年度2007 - 2007
委託先名独立行政法人産業技術総合研究所加藤宙光
プロジェクト番号P00041
部署名研究開発推進部
和文要約n型ダイヤモンド半導体は、天然には存在せず、極めて人工合成が困難な材料と考えられてきた。1997年に物材機構が(111)面で、2005年に研究代表者が(001)面でのn型伝導制御に成功し、ここ数年で漸く半導体材料として認知されつつある状態にあるが、種々の基盤要素技術に課題を残している。特に大きな課題として、ドーピングによる比抵抗制御がp型半導体に比べ不十分であること、さらにはオーミック接合技術が達成されていないことが挙げられる。これらは、電子デバイス応用において電力損失という形で動作効率を著しく低減させるものであり、早急なる解決が必要とされる。本年度の成果として、1リン濃度10^20cm^-3を超える高濃度ドーピングを実現し、これにより2比抵抗値を70Ohm-cmまで低減させた。また、3円形TLM構造による接触抵抗評価技術を確立し、固有接触抵抗の評価を行った。理想的なオーミック接合の形成には至っていないものの、4この高濃度リンドープ薄膜を用いることで10^-3Ohm-cm^2台までの低抵抗化を実現した。高濃度ドーピングによりショットキー障壁幅の低減し、金属/半導体界面でのトンネル電流が増大したことに因ると考えられる。10^20cm^-3を超える高濃度リンドーピングがn型接触抵抗の低減に極めて有望であることを明らかにした。
英文要約With the rapid and continuing progress of p- and n-type doping technologies, there has recently been much research on bipolar devices, such as ultraviolet light emitting diodes, active electron emitters, and high power transistors. However, the performance remains at a preliminary stage owing to the high resistivity of n-type diamond films. Especially, the contact properties including the level of contact resistance and the thermal stability need to be improved to satisfy the device requirements of high reliability and low energy loss. In this fiscal year, low resistive contacts were successfully formed on heavily phosphorus-doped diamond (n+) films with phosphorus concentration of over 10^20 cm^-3 grown on (111) diamond substrates by microwave plasma enhanced chemical vapor deposition with precise control of growth conditions. The specific contact resistance was determined by characterizing the current-voltage relations by means of transfer length method. It was found that the resistance of Ti/n+ contact was significantly reduced down to the order of 10^-3 Ohm-cm^2 even at room temperature, which indicates that the barrier width would be narrow for tunneling through the barrier to take place by heavy phosphorus doping. Although an ideal ohmic property has still not been obtained, it is clearly shown that heavy phosphorus doping of over 10^20 cm^-3 is a promising means of reducing the contact resistance for n-type diamond.
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