GaN系FETデバイスシミュレーションの進展; 電流コラブス、サイドゲート効果、光応答、アバランシェ耐性

摘要

GaN電子デバイスは、電流コラプスを代表とする不可解な制御の難しいデバイスという印象があった.計算ビット数の拡大で深い準位の計算が可能となり、既存物理モデルでのデバイスシミュレーションを行ってみると、すべては既知の物理現象であり、制御できないのはデバイス構造や材料パラメータなどの製造プロセスに関するものであることがわかる.GaNはLEDとしても開発が遅れたように材料技術的には未だに難しい材料であろう.しかし、同じようなことはシリコンデバイスでもGaAsデバイスの開発でも経験している.サイドゲート効果の解析はGaAs、GaNともに10~(16)cm~(-3)台のトラップ濃度を仮定しており、またゲートエッジ負帯電の解析でも10~(13)cm~(-3)台の表面負電荷を仮定している点で、両者も似たような材料制御レベルに達していると思われる.材料やプロセス技術の改善は必要であるが、使う材料や用途に合わせてその欠点を目立たなくさせるような、例えばフィールドプレートのようなデバイス構造を設計するのがデバイス技術である.デバイスシミュレータはそこに使われるツールで、実験をしなくとも結果を予測でき、また実験に伴う材料などの不確定性も排除できる.デバイスシミュレータを用いることで、より効率的なデバイス開発が進められることを期待する.