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研究内容
出版物2004年以降のNIMS所属における研究成果や出版物を表示しています。
論文
- NABATAME, Toshihide. Characteristics of Several High-k Gate Insulators for GaN Power Device. ECS Transactions. (2019) 109-117 10.1149/09204.0109ecs
- Masahiro Hara, Toshihide Nabatame, Yoshihiro Irokawa, Tomomi Sawada, Manami Miyamoto, Hiromi Miura, Tsunenobu Kimoto, Yasuo Koide. A three-step surface treatment and its impacts on electrical properties of c- and m-face GaN/Al2O3 MOS structures. Materials Science in Semiconductor Processing. 196 (2025) 109606 10.1016/j.mssp.2025.109606 Open Access
- IROKAWA, Yoshihiro, MITSUISHI, Kazutaka, NABATAME, Toshihide, KIMOTO, Koji, KOIDE, Yasuo. Investigation of intermediate layers in oxides/GaN(0001) by electron microscopy. JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS. 57 [11] (2018)
書籍
- Nobuyuki Matsuki, Yoshitaka Nakano, Yoshihiro Irokawa, Mickael Lozach, Masatomo Sumiy. Transparent Conducting Polymer/Nitride Semiconductor Heterojunction Solar Cells. SOLAR CELLS - NEW ASPECTS AND SOLUTIONS. InTech, 2011, 307-324. 10.5772/20976
- 色川 芳宏, T. Morikawa, K. Aoki, S. Kosaka, T. Ohwaki, Y. Taga. 光化学反応解析と中間生成物について. 会報 光触媒. , 2006, 21-28.
会議録
- Toshihide Nabatame, Tomomi Sawada, Yoshihiro Irokawa, Yasuo Koide, Kazuhito Tsukagoshi. (Invited) Characteristics of GaN/High-k Capacitors Under Positive Bias Stress. ECS Transactions. 112 [1] (2023) 109-117 10.1149/11201.0109ecst
- IROKAWA, Yoshihiro. Characterization of the metal-semiconductor interface of Pt-GaN diode hydrogen sensors. MATERIALS SCIENCE FORUM. (2013) 473-476
- IROKAWA, Yoshihiro. Hydrogen sensors based on GaN diodes: The sensing mechanism. Proceedings of IEEE SENSORS 2012 . (2012) 9999-1-9999-4
口頭発表
- NABATAME, Toshihide, IROKAWA, Yoshihiro, SAWADA, Tomomi, 宮本 真奈美, 三浦 博美, KOIDE, Yasuo, TSUKAGOSHI, Kazuhito. Effect of atmospheric gas in the dummy-SiO2 technique on the characteristics of beta-Ga2O3/Al2O3/Pt capacitors. 56th IEEE Semiconductor Interface Specialists Conference. 2025
- NABATAME, Toshihide, IROKAWA, Yoshihiro, SAWADA, Tomomi, 三浦 博美, 宮本 真奈美, ONAYA, Takashi, TSUKAGOSHI, Kazuhito. Improvement of electrical properties of Ga2O3/Al2O3/Pt capacitors using the ALD-dummy-SiO2 process. 38th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2025). 2025
- NABATAME, Toshihide, SAWADA, Tomomi, IROKAWA, Yoshihiro, 宮本 真奈美, 三浦 博美, KOIDE, Yasuo, TSUKAGOSHI, Kazuhito. Influence of Ga2O3/Al2O3 interface on characteristics of Ga2O3 capacitors. 248th ECS Meeting. 2025 招待講演
その他の文献
- TAKEGUCHI, Masaki, OKUNO, Hanako, MITSUISHI, Kazutaka, IROKAWA, Yoshihiro, SAKUMA, Yoshiki, FURUYA, Kazuo. Electron Holography Observation of AlInGaN/GaN Heterointerfaces. Proceedings of The 9th Asia-Pacific Conference on Electron Microscopy. (2009) 255-256
- TAKEGUCHI, Masaki, OKUNO, Hanako, IROKAWA, Yoshihiro, SAKUMA, Yoshiki, FURUYA, Kazuo. Electron holography observation of AlGaN/GaN and AlInGaN/GaN heterointerfaces. the Activity Report of the JSPS 141st Committee. (2008) 1-3
- OKUNO, Hanako, TAKEGUCHI, Masaki, MITSUISHI, Kazutaka, IROKAWA, Yoshihiro, SAKUMA, Yoshiki, FURUYA, Kazuo. Local characterizations of quaternary AlInGaN/GaN heterostructures using TEM and HAADF-STEM. The activity Report of the JS`S 141st Commitee. (2007) TuP-19- TuP-19
所属学会
応用物理学会
電子・光機能材料研究センター
半導体素子信頼性評価
半導体電子素子,窒化物半導体,水素,雰囲気ガス
概要
半導体素子の特性が測定雰囲気ガスに応じて変化することは古くから知られている。しかしながら、そのメカニズムについて推測はされているが、確定したものは未だに存在しない(界面に存在する電気二重層起因のモデルが提案されている)。一方、半導体材料として窒化物半導体を用いたデバイスは実用化が進んでおり、その信頼性向上は重要である。本研究では、窒化物半導体デバイスの信頼性向上のために、環境雰囲気やデバイス材料物性等がデバイス特性に与える影響を調べる。これまでの研究から、半導体界面に存在する絶縁膜の物性変化が重要な役割を果たしていることが明らかになっており、今後の研究で詳細を調べる。
新規性・独創性
● 実験結果を忠実に再現するモデルの提案、高感度水素センサの開発
内容
電極と半導体界面間に形成される電気二重層の存在を確認するために実験的・理論的手法の両面から取り組んだ。図1にそれぞれ窒素および水素雰囲気中において、Pt-AlGaN/GaNショットキーダイオードをインピーダンス測定した結果得られたナイキストプロットを示す。図1より、水素導入後においても、電気二重層の存在に伴うRC成分を示す新たな半円が現れないことがわかる。また、図2に第一原理計算によって得られたPd-SiO2界面の面内平均ポテンシャルの深さ方向分布を示す。図2より、水素吸着前後で面内平均ポテンシャルに大きな変化が見られない。以上の結果より、界面において水素が電気二重層を形成することは考えにくい。次に、Pt-GaNショットキーダイオードの電極と半導体界面に様々な絶縁膜を挿入して水素応答を調べた。その結果、挿入する絶縁膜の種類によって、水素応答が大きく変化することがわかった。さらに、Pt-SiO2-GaNダイオードの電流輸送機構を解析した結果、窒素中ではFowler-Nordheim tunnelingであったが、水素中ではPool-Frenkel emissionに変化した。この結果より、水素による絶縁膜の物性変化が本質的であることが予想される。
まとめ
得られた成果は、半導体デバイスの信頼性向上以外に高性能水素センサの実現にも応用可能と考えられる。今後は提案するメカニズムの詳細な検討等を行い、半導体デバイスの信頼性向上のための知見を得るとともに高性能水素センサの実現も目指す。


