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先進パワーエレクトロニクス研究センター

GaNパワーデバイスチーム

 当グループでは、GaNパワーデバイスの実用化を目指して、基礎研究を行っております。

メンバーの連絡先
 清水三聡 mitsu.shimizu(at)aist.go.jp
 沈旭強 xq-shen(at)aist.go.jp 
 井手利英 t-ide(at)aist.go.jp
  メール連絡をして下さる方は、(at)を@にしてください。


(1)MOCVD法を用いた、Si 基板上の GaN 成長

 当グループでは、MOCVD結晶装置を用いて、GaN結晶の成長を行っています。GaNデバイスの実用化の為には、低価格化が必要です。GaN単結晶基板や、SiC単結晶基板は、GaNの成長に向いていますが、現在開発中であり、また将来においてもSi基板よりも価格が下がるとは考えられません。そのため、値段の安いSi基板上へのGaNの成長技術の開発を行っています。Si基板上への成長方法としては、名古屋工業大学の江川先生等が提案したAlNとGaN、あるいはAlGaNの超格子構造をバッファ層として用いる方法が有効であり、本グループもほぼ同じ方法を用いて、結晶成長を行っています。










   

GaN on Si 基板
(2μm×2μm、rms = 〜0.3 nm)




(2)ノーマリオフ動作の為の研究

 AlGaN/GaN ヘテロ接合電界効果型トランジスターは、通常ノーマリオン動作します。しかしスイッチングデバイスとして用いる場合には、ノーマリオフ動作が望ましく、そのための研究を行っています。当グループでは、(ア)p−InGaNキャップ層を用いる方法と、(イ)ダブルヘテロ構造を用いる方法の二つの方法を提案し、研究しています。


   ア)p−InGaNキャップ層を用いる方法
     
  





ドレイン電流・電圧特性
  
          (1) しきい電圧 : ~ 0.5 V
          (2) 最大ドレイン電流 : > 200 mA / mm
          (3) 最大利得 Gm : 120 mS/mm
          (4) オン抵抗 Vg =3 V : 20 Ω/mm





   (イ)ダブルヘテロ構造を用いる方法
 




ドレイン電流・電圧特性
  


(3)等価回路の研究


 AlGaN/GaN ヘテロ接合電界効果型トランジスターがスイッチングデバイスとしてどのような特性を持つか、等価回路モデルを用いて調べています。


  
  
     1)電流コラプスを入れる
     2) 下地のGaN層の影響(リーク電流)を入れる
     3)二次元電子ガスのモデルを入れる


  
  
  


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