京大ら、新規半導体「コランダム構造酸化ガリウム」を用いて、ノーマリーオフ型MOSFETの動作実証に世界で初めて成功

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京都大学は2018年8月9日、同大学の研究グループが京大発のベンチャー企業であるFLOSFIAと共同で、新規材料によるパワーデバイスとして、コランダム構造(α構造)の酸化ガリウム(Ga2O3)を用いた絶縁効果型トランジスタ(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor:MOSFET)を開発し、ノーマリーオフ動作を実証することに世界で初めて成功したと発表した。

省エネ社会の実現に向けて、パワーデバイスの低損失化が期待されている。これまでパワーデバイスにはシリコン(Si)が用いられてきたが、これ以上の特性改善が期待しにくいことから、新規材料によるイノベーションが求められてきた。その最有力候補の一つであるGa2O3は、結晶構造の異なる五つの結晶多形が知られ、その中で最も物性値が良いものがコランダム構造である。

今回、同研究グループはコランダム構造のGa2O3を用いたMOSFETを試作し、従来は実現不可能とされてきたGa2O3デバイスにおけるノーマリーオフ動作(ゲート電圧が0Vのときに電流が流れず、電圧を上げると電流が流れること)の実証に成功した。

今回の成果により、電力変換器の小型化が数十分の一に及ぶことや、コスト低減効果が電力変換器全体の50%に及ぶことが期待できるという。

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