産総研、ダイヤモンド半導体におけるアンペア級の高速スイッチング動作を実証

産業技術総合研究所(産総研)は3月24日、大電流動作が可能なダイヤモンド半導体(MOSFET)デバイスを開発し、アンペア級の高速スイッチング動作の実証に成功したことを発表した。

同成果は、産総研 先進パワーエレクトロニクス研究センター 新機能デバイスチームの梅沢仁 上級主任研究員、牧野俊晴 研究チーム長、竹内大輔 副研究センター長、本田技術研究所((Honda)らで構成される研究チームによるもの。詳細の一部は3月10日付で「Applied Physics Express (APEX)」にオンライン掲載されたほか、4月に米国シアトルで開催される「2025 MRS Spring Meeting ＆ Exhibit」で発表される予定だという。

SiやSiC、GaNなどのパワー半導体材料の多くが、負電荷の電子が動くn型伝導を基本としており、正電荷の正孔が動くp型伝導性が低いという課題があった。ダイヤモンド半導体は、p型伝導が得意で、5.5eVという大きなバンドギャップや物質中最大級の熱伝導率、高い絶縁破壊電界を持つなど、究極のパワー半導体とも呼ばれる次世代半導体の一種に位置づけられている。

しかし、半導体として活用しようと思う場合、結晶作製や加工が難しく、まだ小口径のウェハでの研究開発に留まっているほか、ダイヤモンド半導体を実用化させるためには、アンペア級の大電流を扱いながら、高速スイッチングを実現できるデバイスを開発することが求められていた。