RESEARCH ACTIVITY

　東北大学金属材料研究所の原田尚之助教、伊藤俊技術職員、塚﨑敦教授らの研究グループは、パラジウムとコバルトからなる金属酸化物(PdCoO₂)と酸化ガリウム（Ga₂O₃；注1）を原子レベルで接合し、350℃の高温で7桁以上のオン/オフ比（注2）を示す、高温動作可能な整流素子（ダイオード）を開発しました。

自動車エンジンなどの電力制御やセンサー用途において、高温や反応性ガス中などの過酷な環境で動作する半導体素子の需要が高まっています。なかでも、Ga₂O₃は大きなバンドギャップ（注3）を有する上、安定でバルク結晶も入手しやすいことから、次世代パワーデバイス向け半導体として期待されています。適切な半導体と金属の組み合わせを積層（ショットキー接合；注4）すると、ダイオードとして動作します。そのためこれまで様々な金属とGa₂O₃の接合が研究されてきましたが、高温動作特性が優れないという問題がありました。

　本研究グループは、単体金属の代わりに高い電気伝導性・耐熱性を有する層状金属酸化物 PdCoO₂（図1）に着目し、Ga₂O₃との境界（界面：図2）を原子レベルで制御する方法を見いだしました。これによりダイオードの高温動作の鍵となる界面のエネルギー障壁（ショットキー障壁高さ）を、従来の限界値を大きく超える1.8 eVにすることに成功し、350℃の高温で7桁のオン/オフ比を実証しました。高い耐環境性を持つこの新しい酸化物ダイオードは、様々な環境で動作を求められるIoT向けセンサーやパワーデバイスへの応用が期待されます。