中野研究室（物性デバイス）

 

次世代パワー半導体の物性デバイス研究 【バンド構造解析】

　世界的な喫緊の課題として、化石燃料に替わる新エネルギーの創出と並行して、革新的な省エネルギー化技術の開発が強く求められている。中でも、今後のモビリティ社会の主役となる電気自動車などのモーター駆動の省エネ化は極めて重要であり、その中核技術としてSiCやGaNといった次世代パワー半導体を用いた電力変換素子(インバータなど)である超低損失パワーデバイスの開発が積極的に進められている。現在はSiが中心であるが、2020年代にはSiCの本格的普及やGaNの実用化を目指している。更には、酸化ガリウム(Ga2O3)はこれらの半導体よりも大きなバンドギャップ(~4.8eV)を有するためSiC･GaN(3.2,3.4eV)を上回る高絶縁耐圧・大電流・低損失･高温度でのデバイス動作が可能であり、ポストSiC･GaNの超低損失パワーデバイス用半導体として期待されている。これらの次世代パワー半導体の優れた物性を具現化するには、半導体バンドギャップ内に存在する電気的に活性な欠陥(欠陥準位)を極力低減する必要がある。中野研究室では、次世代パワー半導体材料･デバイスを対象に、欠陥準位のエネルギー状態密度分布を、半導体接合部への光励起や熱励起などを利用した容量過渡分光計測法(SSPC: Steady-State Photo-Capacitance Spectroscopy, DLTS: Deep-Level Transient Spectroscopy, TAS: Thermal Admittance Spectroscopy)を用いて高感度に精密計測し、フォトルミネッセンス等の物理分析やバンド理論計算を組み合わせ多面的に物性評価･解析することで、半導体結晶評価, 結晶成長やプロセス技術へフィードバックするインライン･プロセス評価技術の構築, デバイス特性との相関研究などを行っている。