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シンポジウムに先立つNEDOの記者会見に登壇した天野氏
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シンポジウムでの天野氏の講演の様子
シンポジウムでの天野氏の講演の様子
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NEDOの記者会見で。左から順に、内閣府 SIP/次世代パワーエレクトロニクス担当 プログラムディレクターの大森達夫氏、NEDO理事長の古川一夫氏、天野氏
NEDOの記者会見で。左から順に、内閣府 SIP/次世代パワーエレクトロニクス担当 プログラムディレクターの大森達夫氏、NEDO理事長の古川一夫氏、天野氏
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 2014年のノーベル物理学賞を受賞した天野浩氏(名古屋大学大学院 工学研究科 電子情報システム専攻 教授)は、2014年11月28日に東京都内で開催された「第1回 NEDO パワーエレクトロニクスシンポジウム」(主催:新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO))の特別講演に登壇。「新世代パワーエレクトロニクス」と題して講演した。内閣府の戦略的イノベーション創造プログラム(SIP)の1つとして2014年度に始動した「次世代パワーエレクトロニクス」で同氏が携わる、「GaN縦型パワーデバイスの基盤技術開発」の狙いや展望を語った。

 天野氏はまず、高い絶縁破壊電界やキャリア移動度、優れた高周波特性や雑音指数などから、GaNデバイスが「パワーおよび高周波応用において優れた特徴を持ち、パワー応用では横型デバイスと縦型デバイスのいずれも非常に魅力的」とした。特に、GaNは分極が強いことから高濃度の不純物をドープしなくてもチャネルの電子濃度を高めることができ、高い電流駆動力を得やすい点に魅力があるという。チャネル電流を水平方向に流す横型GaNトランジスタでは耐圧10kV級、垂直方向に流す縦型GaNトランジスタでは同100kV級を狙えるといい、SIPでは縦型の実現を狙う。

 SIPにおける技術開発の特徴は、GaN基板上にGaNデバイスを形成する「GaN on GaN」技術を前提とする点だ。従来はSi基板を使う「GaN on Si」技術の開発が先行して進み、実用レベルを迎えている。一方でGaN on Si技術は「(GaNの物性から)予測される性能の1/3~1/2しか引き出せていない。期待された低コスト化も思ったほど進んでいない」状況にある。そこで今回のプロジェクトでは、従来とは異なるアプローチとしてGaN on GaN技術の確立に注力する。

 それでは、GaN on GaN技術に基づく縦型GaNトランジスタの開発には、どのような技術課題があるのか。天野氏は講演の中でそのいくつかを指摘した。