次世代パワーエレクトロニクスの主役はダイアモンド・トランジスタ

オーストラリア国立大学の研究チームは、耐放射線デバイス特性を持つ遷移金属-ダイアモンド接合トランジスタを開発した(Yin et al., Science Adv. 4:2aa0480, 2018)。

 

ダイヤモンドは、性能と耐久性の点で、自動車エンジン内の宇宙線または極端な熱で宇宙線に耐える必要があるトランジスタに使最適な材料となる。このようなアプリケーションは現在、炭化ケイ素(SiC)および窒化ガリウム(GaN)を含む半ワイドギャップ導体化合物デバイスが使われている。

シリコンカーバイドとガリウムナイトライドをベースにしたデバイスは、宇宙船や車のエンジン制御など、非常に高出力で高温の環境で使われている。ダイヤモンドは、炭化ケイ素と窒化ガリウムより極限環境のトランジスタに使用するのにはるかに優れた材料となる。研究チームはダイヤモンド表面に超薄膜を成長させてトランジスタをつくった(下図)。

 

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Credit: Science Adv.

 

研究チームはダイヤモンド・トランジスタは実証段階にあり、3年から5年以内に大規模な製造が可能なダイヤモンド・トランジスタ技術を導入することができると考えている。ダイアモンド・トランジスタは遷移金属酸化物との界面エンジニアリング(下図)で優れた輸送的性質を持つことが示された。

 

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Credit: Science Adv.

 

ダイアモンド・トランジスタは現在のパワーエレクトロニクス材料の主役であるSiCを越えた性能の次世代デバイスとして期待されている。

 

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