【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.26】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24NU0221

利用課題名 / Title

GaN-MOS界面の化学構造分析

利用した実施機関 / Support Institute

名古屋大学 / Nagoya Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

X線光電子分光（XPS（硬X線を含む））/ X-ray photoelectron spectroscopy,X線回折/ X-ray diffraction,表面・界面・粒界制御/ Surface/interface/grain boundary control,電子分光/ Electron spectroscopy

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

大田 晃生

所属名 / Affiliation

福岡大学理学部物理学科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

牧原 克典

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

中塚 理

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

NU-207：X線光電子分光装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

MOS（金属／絶縁膜／半導体）構造を用いたGaNパワーデバイスの特性向上・高品質化を目指して、化学溶液洗浄したGaN表面やAlSiOなどのゲート絶縁膜／GaN界面の化学結合、電子状態、結晶構造などをX線光電子分光法（XPS）やX線回折（XRD）を用いて評価する。これにより、界面反応制御や欠陥密度低減に向けた材料・プロセスの指針を構築する。

実験 / Experimental

SiO₂(～10nm)/SiON/GaN(Mg濃度2×10¹⁶cm^-3)をO₂雰囲気800ºCで30分熱処理した後、1%BHFを用いてSiO₂層を薄膜化した。薄膜化過程における試料表面の化学結合状態および欠陥準位密度分布を、それぞれ、単色化AlKa特性X線(1486.6 eV)を用いたXPS（X-ray Photoelectron Spectrosocoy）により評価した。

結果と考察 / Results and Discussion

PDA有無によらず、薄膜化前の表面形状像では、表面ラフネス(RMS)が～0.19nmであり、極めて平坦な表面であることが分かる。1%BHFを用いて、SiO₂を～0.5nmまで薄膜化した場合、表面ラフネスは～0.8nmまで増大するものの、～3.0nmまでエッチングを行った場合では表面ラフネスが～0.2nm程度と、均一な薄膜化となっていることが分かった。SiO₂/SiON/p-GaNのSiO₂層を3nm程度まで薄膜化した後、XPS測定した結果、O₂ PDA処理した場合、Ga2pスペクトルにおいて、Ga-O結合に起因する信号成分の増大が顕著であった。また、熱処理による試料の電子占有状態の変化を評価するために、薄膜化過程においてPYS測定を行った結果、薄膜化前に試料において、O₂ PDAにより基板中の欠陥準位密度の減少が顕著であり、さらには、PDAによりバンドギャップ内欠陥準位密度が低減していることが分かった。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件