SiCと金属界面間の電気接触特性の改善は、高周波・高出力デバイス分野におけるSiC材料の発展に寄与します。波長1030 nmの近赤外フェムト秒レーザーアニール処理を4H-SiC表面に適用し、異なるレーザーパラメータがアニール効果に与える影響を検討しました。走査型電子顕微鏡、X線光電子分光装置、共焦点ラマン分光装置などの分析手法を用いて、フェムト秒レーザーアニール試料の表面形態、元素分布、結合構造の変化を調査しました。研究の結果、接触界面の電気的性能の変化は、レーザーアニールにより生成された無秩序なグラファイト構造および酸素空孔欠陥を有するSiO_x/Si構造に起因することが判明しました。この構造は界面のショットキー障壁高を低減し、界面の電気伝導率を向上させるだけでなく、4H-SiC表面のフェルミ準位を変化させることで界面の電気的性能を大幅に向上させます。フェムト秒レーザーアニールにより、SiC界面のショットキー障壁が1.43 eVから0.69 eVに変化し、キャリア濃度は5.40×10¹³ cm^-3から1.77×10¹⁸ cm^-3に変化しました。本研究では、超高速レーザーアニールを用いてSiC界面の電気的性能を最適化する有効な方法を開発しました。

フェムト秒レーザー;シリコンカーバイド;接触界面;ショットキー障壁