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電子デバイス

窒化ガリウム(GaN)、化合物半導体、ヘテロ接合、トランジスタ、作製プロセス、高効率

省エネルギー社会に向けた高効率で動作する低コスト高機能半導体デバイスの研究

研究背景

現代社会は、半導体デバイスで構成された電子機器無しでは、立ち行かない状況です。最近では、持続可能な省エネルギー社会の実現に向けて、低コストで高効率動作する電力制御用デバイスの実現が求められています。電子デバイス研究室では、窒化ガリウム(GaN)を用いたヘテロ接合パワートランジスタを中心に新しい機能を有するデバイスの研究や、それらを実現する作製プロセスと超低消費電力システムへの応用技術の開発を進めています。

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GaAsヘテロ構造スーパー接合を用いたダイオードとトランジスタ1)

1) H. Ogawa, S. Kawata, and N. Iwata, Jpn. J. Appl. Phys. 60, 041001 (2021).

化合物半導体ヘテロ接合パワーデバイスの研究

GaNを用いた高電子移動度トランジスタ(HEMT)や縦型トランジスタの研究を進めています。HEMTの研究では、GaNの物性から期待される素子特性の実現を目指して、GaN基板の上に設けるバッファ層の評価2,3)や作製プロセスの開発4)を行っています。電力制御用途により適した縦型トランジスタの実現には、高濃度p型GaN領域の形成が必須であり、レーザー照射によるアクセプタ不純物活性化の研究5)を進めています。

2) M. E. Villamin, T. Kondo, and N. Iwata, Jpn. J. Appl. Phys. 60, SBBD17 (2021).
3) M. E. Villamin and N. Iwata, ISPlasma2021, on line, 10p-20.
4) N. Iwata and T. Kondo, Jpn. J. Appl. Phys. 60, SAAD01 (2021).
5) R. Kamiya, T. Ichinose, Y. Zhang, N. Kurose, I. Kamiya, Y. Aoyagi, and N. Iwata ISPlasma2021, on line, 10p-14.

超低消費電力半導体デバイスとシステムの研究

ワイヤレス電力伝送やエネルギーハーベスティング向けに、低い電圧から高い電圧まで高い効率で整流する高機能デバイスが求められています。現在の技術では、制御ICを含めた多数の半導体デバイスが必要です。電子デバイス研究室では、p型GaNゲートHEMTの成果6)を適用した低いオン電圧を示す新しいヘテロ接合ダイオードの研究7,8)と、これを用いたブリッジ回路ICの開発を進めています。


6) T. Kondo, Y. Akazawa, and N. Iwata, Jpn. J. Appl. Phys. 59, SAAD02 (2020).
7) Y. Zhang and N. Iwata, ISPlasma2021, on line, 10aD06.
8) S. Kawata, H. Kondo, Y. Zhang, and N. Iwata ISPlasma2021, on line, 10p-21.