ポイント
- 高品質な新規窒化物半導体ScAlN／GaNヘテロ接合の結晶成長に成功し、その界面に分極誘起される2次元電子ガスの輸送特性を詳細に測定・解析しました。
- ScAlN／GaNヘテロ界面において、非常に高密度の2次元電子ガスが誘起され、その電子移動度が界面ラフネス散乱によって制限されていることが分かりました。
- 今後、界面ラフネスを改善することで移動度の向上が期待されます。高密度・高移動度の2次元電子ガスを実現することで、次世代高周波通信に用いられるトランジスタの性能向上へ大きく貢献します。
東京大学 大学院工学系研究科の前田 拓也 講師、中根 了昌 特任准教授、久保田 航瑛 大学院生、若本 裕介 大学院生と住友電気工業株式会社は、新規窒化物半導体ヘテロ接合における2次元電子ガスの散乱機構を明らかにしました。
本研究では、分子線エピタキシー（MBE）を用いて、窒化スカンジウムアルミニウム（ScAlN）と窒化ガリウム（GaN）の高品質なヘテロ接合を成長させ、そのヘテロ界面に誘起される2次元電子ガス（2DEG）の散乱機構が界面ラフネス散乱であることを明らかにしました。2DEGが高密度であるため、伝導帯の非放物線性による有効質量の増大を考慮する必要があることを指摘し、その上で界面ラフネス散乱の影響を定量的に明らかにした点に新規性があります。この研究成果は今後、高周波・高出力なGaN高電子移動度トランジスタ（HEMT）の研究開発に貢献し、次世代高周波通信の発展に役立ちます。
本研究成果は、窒化物半導体分野で最大規模の国際会議である「The 15th International Conference on Nitride Semiconductors（ICNS 15）」（2025年7月6日～11日開催）に投稿され、高い評価を受けて招待講演に選出されました。発表は2025年7月10日（中央ヨーロッパ夏時間）に行われます。
本研究は、科学技術振興機構（JST） 戦略的創造研究推進事業 ACT-X（課題番号：JPMJAX22KH）、創発的研究支援授業（課題番号：JPMJFR234D）の支援により実施されました。
＜プレスリリース資料＞
- 本文 PDF（766KB）
＜発表タイトル＞
- “Scattering Mechanism of 2DEG in ScAlN/GaN Heterostructures Grown by Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy”
＜お問い合わせ先＞
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前田 拓也（マエダ タクヤ）
東京大学 大学院工学系研究科 電気系工学専攻 講師
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