酸化ガリウムの弱点克服と、新しいパワーデバイス材料 ～二酸化ゲルマニウム(GeO2)の可能性～

セミナー趣旨

　酸化ガリウムは2020年に株式会社FLOSFIAによりデバイスの市販化が達成されました。しかしながら、その市販化には酸化ガリウムの低い放熱性など克服するべき点がありました。さらに、酸化ガリウムの自己束縛励起子が室温において安定である事がβ-Ga2O3およびα-Ga2O3で報告されており、ドーピングによるp型伝導の実現は困難でした。
　これらの難点とそれを克服するための試み等を前半にお話します。

　後半は、大きな可能性を秘めた新材料である二酸化ゲルマニウム(GeO2)の開発状況のお話をします。GeO2はバンドギャップが4.6 eVの超ワイドギャップ半導体です。2019年頃よりパワーデバイスとして優れた性能をもつことが米国を中心に盛んに理論予測され始めました。具体的には、ドーピングによるp型とn型の導電性制御が可能である事、電子、正孔ともに高い移動度を有している事です。そして既に様々な機関からCZ法、Flux法、水熱合成法によるバルク合成 が報告されていました。つまり、ホモエピタキシャル成長が可能でp型、n型の両伝導が可能、さらに4.6 eVという巨大なバンドギャップをもつ事から、パワーデバイスの新しい候補材料として一気に注目を浴びました。しかしながら、その薄膜作製は非常に困難で、例えば2020年にMBEによる極薄膜の作製が報告されましたが、成長速度が10 nm/hとかなり小さいものでした。当研究室では、2021年に1μm/h以上の成長速度をもつ厚膜の作製を行いました。それらの製膜手法と今後の展開についてお話をします。

受講対象・レベル

・材料系のR＆Dに従事されている若手の方。
・パワー半導体関係の何かしらの技術的専門職に関わっている方。

必要な予備知識

・ワイドギャップ半導体に関する基礎知識。
・基礎的な半導体や結晶成長に関する知識。

習得できる知識

市販化されたコランダム構造酸化ガリウム(α-Ga2O3)の特徴や、デバイス化における難点克服を学べます。ただしこの点は公開情報にとどまる事をご留意ください。
さらに、新しいパワー半導体材料である二酸化ゲルマニウムについての知識が得られます。

セミナープログラム

1. 酸化ガリウム の欠点と、その克服【特徴などの概要等も説明します】
  1-1 株式会社FLOSFIAによるデバイス市販化(評価用ボード)※公開情報のみ
  1-2 低熱伝導率、高コストの克服
  1-3 酸化ガリウム(Ga2O3)のp型が実験的理論的に不可能な理由
  1-4 p型酸化イリジウムを用いたpn接合デバイスの作製
2. 新しいパワーデバイス材料、二酸化ゲルマニウム(GeO2)の可能性
  2-1 二酸化ゲルマニウム(GeO2)の可能性 【簡単な評価方法を説明します。】
　・バンドギャップ4.6 eV
　・p型とn型が作製可能(理論予測)
　・高い移動度
　・安価に基板作製可能
　・酸化ガリウムの2倍の熱伝導率
  2-2 なぜ、二酸化ゲルマニウム(GeO2)の薄膜合成はきわめて困難なのか？
  2-3 世界初の二酸化ゲルマニウム(GeO2)厚膜の合成と高速成長
  2-4 二酸化ゲルマニウム(GeO2)のバンドギャップ変調

■ご講演中のキーワード
パワー半導体、酸化ガリウム、二酸化ゲルマニウム、GeO2　

セミナー講師

 金子 健太郎 先生   立命館大学 総合科学技術研究機構 教授

■ご略歴
2013年　京都大学大学院工学研究科電子工学専攻博士課程修了
　　　　  博士(工学)　日本学術振興会特別研究員(PD)
2014年　京都大学大学院工学研究科　助教
2018年　同　講師
2022年　立命館大学　総合科学技術研究機構　教授
■ご専門および得意な分野・研究
機能性化合物の合成と新機能開拓
■本テーマ関連学協会でのご活動
2022年 - 現在　応用物理学会 代議員
2021年 - 現在　エレクトロニクス実装学会関西支部 役員
2021年 - 現在　日本材料学会 半導体エレクトロニクス部門 編集担当委員
2020年 - 現在　第4回酸化ガリウムおよび関連材料に関する国際ワークショップ(IWGO-4) 財務
2019年 - 現在   日本結晶成長学会 ナノ構造・エピタキシャル成長分科会 幹事
2019年 - 2021年 　電子材料シンポジウム(EMS) 現地実行委員
2018年 - 現在　日本材料学会 第67期 編集委員会 査読委員
2018年 - 現在   IEEE CPMT Symposium Japan (ICSJ) 運営委員、査読委員 パワーデバイスセッション責任者
2019年 - 2021年　応用物理学会 関西支部 幹事
2019年 - 2021年   日本材料学会 半導体エレクトロニクス部門 編集副担当委員
2016年 - 2019年　有機金属気相成長法国際学会 ICMOVPE -二酸化ゲルマニウム(GeO2)の可能性 現地実行委員
2014年 - 2015年　第1回酸化ガリウムおよび関連材料に関する国際ワークショップ(IWGO2015) 財務
2014年　テラヘルツプラズマ国際学会2014 現地実行委員、会計

セミナー受講料

1名41,800円(税込（消費税10％）、資料付)
＊1社2名以上同時申込の場合、1名につき30,800円
＊学校法人割引；学生、教員のご参加は受講料50％割引。

受講について

※本講座は、お手許のPCやタブレット等で受講できるオンラインセミナーです。

配布資料・講師への質問等について

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