2025年12月09日

名大と旭化成、薄膜トランジスタ 大幅改善

【カテゴリー】：行政/団体 【関連企業・団体】：旭化成、名古屋大学

名古屋大学未来材料・システム研究所の須田淳教授らと旭化成の研究グループは9日、窒化アルミニウム（AlN）基板上にコヒーレント成長させたAlN/GaN/AlN 高電子移動度トランジスタ(HEMT) を実現し、従来のGaN HEMTと比べ2倍以上の耐圧性能、低抵抗化、電流コラプスの抑制を実証したと発表した。同成果は、通信・レーダー向け高周波デバイスの飛躍的な性能向上に直結する重要なブレークスルーとしている。 　AlNは、ワイドバンドギャップ半導体として知られるシリコンカーバイド（SiC）や窒化ガリウム（GaN）よりも広い約6 eVのバンドギャップを持つウルトラワイドバンドギャップ半導体であり、高い絶縁破壊電界と優れた熱伝導率を兼ね備えている。 　また、GaNとの格子定数のずれが小さく、GaN/AlN界面の熱抵抗が小さいため、GaNデバイスとの相性が良く、次世代の高周波・高出力デバイス材料として注目されている。 　研究グループはこれまで、20 nmのGaNをAlN上にコヒーレント成長させる革新的な結晶成長条件を見出し、世界で初めて有機金属気相成長（MOVPE）法によりAlN(9 nm)/GaN(12 nm)/AlN HEMTを実現した。 　今回研究では、結晶成長条件とデバイスプロセスの改善により、当初高かったデバイスの抵抗を二桁低減し、従来のGaN HEMTと同等水準の抵抗値を実現した。また、従来構造に比べて2倍以上の耐圧性能をもつことを実証し、AlN/GaN/AlN構造の高いポテンシャルを示した。加えて、従来のGaN HEMTで課題となっていた電流コラプスを抑制し、安定動作を可能にした。これにより、信頼性の高い高周波・高出力デバイスの実現に大きく前進した。本成果は、次世代の通信やレーダーシステムにおける高周波・高出力デバイスの性能向上に大きく貢献することが期待される。 　本研究成果は12月8日に世界トップクラスの半導体デバイスに関する国際会議(IEDM）, 米国サンフランシスコ開催)で発表された。 ニュースリリース https://www.chem-t.com/fax/images/tmp_file1_1765256406.pdf