工学系研究科 K A S U 電気電子工学専攻 MAKOTO 嘉数誠教授「ダイヤモンド半導体を用いた高効率パワー素子」 [キーワード] ダイヤモンド，半導体，トランジスタ，太陽光発電所，電力エネルギーダイヤモンド半導体の研究開発－究極のエネルギー効率を目指して－研究紹介 ◆研究概要私たちの身の回りにあるほとんどの電子機器には半導体が使われています．半導体とは，導体（電気を通しやすい物質）と絶縁体（電気を通しにくい物質）の両方の性質を持ちあわせる物質で，状況（温度，含有割合など）を変えることで，電気を通したり通さなかったりします．現在，世界中で使われている半導体は，シリコン（ケイ素）を原料に製造されていますが，シリコンの半導体ではエネルギー効率に限界があり，無駄なエネルギーが消費されています．当研究室では，まだ世界で誰も実現できていないものの，エネルギーが格段に高効率化できるダイヤモンド半導体の電子素子を作る研究をしています． ◆研究のきっかけ最近，シリコンに代わる半導体として炭化ケイ素（SiC）や窒化ガリウム（GaN）に注目が集まっています．しかし，当研究室では，SiCやGaNより高効率化を達成する素材に着目しました．それがダイヤモンドです（下グラフ参照）．そこで，電気エネルギーの高効率化を可能とする究極のパワー半導体であるダイヤモンド素子について研究を開始しました． ◆ダイヤモンド半導体ダイヤモンドと言えば，通常は宝石を思い浮かべる人が多いと思います．宝石のダイヤモンドは，加工することで美しく光り輝きます．しかし，その原石は原子配置の崩れや不純物の含有などの問題があり，半導体に利用できる状態ではありません．これを解決するため，純度の高いダイヤモンドを作る必要があります．写真１：ダイヤモンドCVD装置写真１は，人工的にダイヤモンドを作るCVDと呼ばれる装置です．高温を保った装置内でメタンガスを分解してできた炭素を人工ダイヤの基板に吹き付け，基板表面にダイヤモンドの結晶を作ります．その結晶に電極などを取り付けたものがダイヤモンド半導体です（写真２）．当研究室では，実用化のために，高品質と低コストを満たす製造方法の研究を実施しています．写真２：ダイヤモンド半導体掲載情報 2016 年 10 月現在企業の皆様へ一言アピールダイヤモンド半導体の他にも，太陽光発電所のシステム開発など，電力エネルギーに関わるエレクトロニクス研究を行っています．テーマにご興味がある方は気軽にご相談ください．産学・地域連携機構より現在，実用レベルの特性をもったダイヤモンドトランジスタの製造は，世界中でも嘉数研究室くらいだそうです．このダイヤモンドトランジスタについて動作原理の解明や高性能化を図る研究を続けています．興味がある方は気軽にお声掛けください．佐賀大学研究室訪問記 2016 佐賀大学産学・地域連携機構（佐賀県佐賀市本庄町１番地）（お問い合せ先）国立大学法人佐賀大学学術研究協力部社会連携課 TEL：0952-28-8416 E-mail：[email protected]