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» 2018年08月15日 09時30分 公開

機器形状数十分の一、コスト半減:FLOSFIA、MOSFETのノーマリーオフ動作を実証

京都大学発のベンチャー企業が、コランダム構造の酸化ガリウムを用いて、ノーマリーオフ型MOSFET(絶縁効果型トランジスター)の動作実証に成功した。

[馬本隆綱,EE Times Japan]

コランダム構造の酸化ガリウムを採用

 京都大学発のベンチャー企業であるFLOSFIA(フロスフィア)は2018年8月、コランダム構造の酸化ガリウム(Ga2O3)を用いて、ノーマリーオフ型MOSFET(絶縁効果型トランジスター)の動作実証に成功したと発表した。

 パワー半導体は、変換効率の改善に向けて新たな材料やプロセスの開発が進められている。今回採用したコランダム構造(α構造)のGa2O3もその1つである。最も物性値が良いとされる構造だが、単結晶薄膜を作製するのが極めて難しいといわれてきた。こうした中で京都大学は2008年、サファイア基板上に単結晶製膜を初めて作製し、注目を集めた。

電流−電圧特性の図 出典:FLOSFIA

 2015年にはFLOSFIAが、オン抵抗0.1mΩcm2のショットキーバリアダイオード(SBD)を試作しサンプル出荷を始めた。その後も、コランダム構造のGa2O3を用いたMOSFETの開発に取り組み、コランダム構造のp型半導体「酸化イリジウム」を発見するなど、成果を上げてきた。

 そして今回、試作したMOSFETでノーマリーオフ動作の実証に成功した。ゲート電圧(Vgs)が0Vのときは電流が流れず、電圧を上げると電流が流れだすことを確認した。測定した電流−電圧特性値から予想されるゲートしきい値電圧は7.9Vであった。

 試作したデバイスは、サファイア基板上にp型ウェル層としてコランダム構造の新規p型半導体を、n型ソース層にコランダム構造のGa2O3を積層した構造である。これ以外に、ゲート絶縁膜や電極などを形成した。研究グループは、新規p型半導体を用いた反転層チャネルによって、ノーマリーオフ動作を実現可能にしたとみている。

試作したMOSFETの断面イメージ図と顕微鏡写真 出典:FLOSFIA

 FLOSFIAは今後、動作確認したノーマリーオフ型MOSFETを「GaO」シリーズとして量産する予定である。新製品はACアダプターなどの商用電源、ロボットの駆動回路、EVやHEV、エアコンなどの白物家電、太陽電池のパワーコンディショナーといった用途に向ける。同社の試算によれば、電力変換器の形状を最大数十分の一に小型化したり、電力変換器の全コストを半減したりすることが可能になるという。

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