材料設計研究部

電子材料物性学研究部門

Takashi MATSUOKA

教授松岡 隆志

  • 講師 谷川 智之
  • 助教 花田 貴
  • 助教 窪谷 茂幸

窒化物半導体の結晶成長技術開発と物性制御による革新的省エネルギデバイスの創成

本研究室では、デバイス開発を念頭に、新しい電子材 料の研究開発に取り組んでいます。現在取り上げている 材料は、青色発光ダイオードに用いられている窒化物半導体です。独自に開発したエピタキシャル成長装置や加工プロセス装置群を駆使し、パワーデバイスや更に高効 率な発光デバイスを開発することで、更なる省エネルギ 化による社会貢献を目指しています。

現在普及が進みつつある電気自動車やスマートグリッドに用いられるインバータやパワーコンディショナにお いては、スイッチングによる電力損失が大きいことが問題となっています。これに対して我々は、既存のIII族極性トランジスタよりも低損失化を見込める反転型N極性高移動度トランジスタの開発を進め、更なる省エネルギ化を目指しています。

窒化物半導体、エピタキシャル成長、電子デバイス、発光デバイス
GaN の極性

図1.GaN の極性。N 極性(0001) 面は従来のデバイスと逆向きの分極を有し、デバイスの新規デザインを可能にします。

a) N 極性GaN/Al0.4Ga0.6N/GaN HEMT 構造。

図2.窒化物半導体高移動度トランジスタ(HEMT)の概念図(a:III族極性HEMT.b:N 極性HEMT)

窒化物半導体エピタキシャル成長用新規基板として提案しているScAlMgO4 結晶。

図3:a) N 極性GaN/Al0.4Ga0.6N/GaN HEMT 構造。b) 図3a 構造上のMIS ゲートHEMT とリセスMIS ゲートHEMT の ID-VDS 特性。N極性GaN MIS-HEMT 構造からデバイス動作 特性を得ることができました。ここで得られた結果は、次世代 高周波・高出力デバイスに向けてN 極性HEMT が有望であることを示しています。

金研とは