プレスリリースより抜粋します。

NEDOが管理法人を務める内閣府プロジェクト「戦略的イノベーション創造プログラム(SIP)/次世代パワーエレクトロニクス」で、産業技術総合研究所は、世界で初めて、ガスからクラックのない1立方センチ級の体積を持った単結晶ダイヤモンドの作製に成功しました。

合成面積のスケールアップが容易なガスを原料とする手法により世界最大級の高品質結晶を作製できたことから、この成果は、大型ウエハー実現につながる大きな一歩です。今後、ダイヤモンドを用いた次世代パワー半導体の開発が加速し、さまざまな電気機器に組み込まれることにより、より高効率な電力利用が可能になり、飛躍的な省エネルギー社会実現につながることが期待できます。』

概要

パワー半導体は、電力インフラ、自動車、鉄道車両、産業機器や家電などさまざまな設備・機器に適用され、それらの高性能化や省エネルギー化を支える重要なデバイスです。汎用の高耐圧スイッチングデバイス(電流のオンオフを切り替えるデバイス)であるIGBT※1などで国内メーカーが大きなシェアを持つなど、日本に強みがあるこの技術を強化するため、国立研究開発法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)が管理法人を務める内閣府プロジェクト「戦略的イノベーション創造プログラム(SIP)/次世代パワーエレクトロニクス」※2では、2014年度からシリコン(Si)に代わる炭化ケイ素(SiC)や窒化ガリウム(GaN)、酸化ガリウム(Ga2O3)、ダイヤモンドなどの新材料を用いたパワー半導体を製品へ適用するための技術開発を推進し、電気機器の大幅な高効率化と小型化を目指してきました。中でもダイヤモンドは、耐電圧や熱伝導率などの物性値が半導体物質中最高水準であり、広範な応用が期待されている材料であり、その実用化の前提となる大型ウエハーの実現と供給体制を確立することが望まれています。しかしながら、現在市販されている単結晶ダイヤモンド基板の作製方法である高温高圧法※3では、インチサイズの大型ウエハーを作製するには非常に大きなプレス機が必要となり、コストや技術の面から、事実上困難とされており、大面積に対応可能な結晶成長技術の確立が急務です。

今般、国立研究開発法人 産業技術総合研究所(産総研)は、同プロジェクトで、マイクロ波プラズマCVD法※4を用いて、世界で初めて、ガスからクラックのない1立方センチ級の体積を持った単結晶ダイヤモンドの作製に成功しました。合成面積のスケールアップが容易なガスを原料とする手法により世界最大級の結晶を作製できたことから、この成果は、インチサイズの大型ウエハー実現につながる大きな一歩です。今後、ダイヤモンドを用いた次世代パワー半導体の開発が実現、加速し、さまざまな電気機器に組み込まれることにより、より高効率な電力利用が可能になり、飛躍的な省エネルギー社会につながることが期待できます。

また本成果は、パワー半導体などのエレクトロニクス分野だけではなく、スピントロニクス※5分野への応用も考えられ、ダイヤモンドは室温・常圧で空間分解能の高い量子情報を扱えることなどから、センサーや量子コンピューティングなどのさらなる高性能化につながる可能性があります。

なお、この技術の詳細については、2019年3月28日、29日の両日、内閣府とNEDOの共催で開催される、SIP「次世代パワーエレクトロニクス」公開シンポジウムにて、成果報告と試料展示を行う予定です。

出典:https://www.nedo.go.jp/news/press/AA5_101087.html