次世代パワー半導体に最有力なα型酸化ガリウムの特性実測に成功 ～炭化ケイ素や窒化ガリウムを置き換える省エネ素子の実現に一歩前進～
化学理工学専攻の田中勝久教授らの研究グループは、北海道大学電子科学研究所の太田裕道教授らの研究グループと共同で、次世代パワー半導体材料として最も期待されるα型酸化ガリウム（α-Ga2O3）薄膜の電子有効質量と熱伝導率の実測に成功しました。これまで計算でしか高い特性が推定されていなかったα-Ga2O3を用いた半導体デバイス設計における大きな進展と言えます。
α-Ga2O3は光学バンドギャップが5.3電子ボルト（eV）と広く、高耐圧パワーデバイス用半導体材料として期待されています。α-Ga2O3を用いたパワーデバイスを設計するためには、電子有効質量と熱伝導率という、基本的な物性が必要不可欠ですが、これまでは実測値がほとんどなく、計算科学に依存していました。本研究では、ミストCVD法によって作製した高品質α-Ga2O3薄膜について、熱電能計測により室温でのャリア電子有効質量を、時間領域サーモリフレクタンス法により室温での熱伝導率を実測し、それぞれ0.40 m0（m0：電子の静止質量）、19ワット/メートル ケルビン（W/mK）であることを明らかにしました。本研究成果は、α-Ga2O3を用いた高い電圧に耐えられるパワーデバイス設計における礎になると言えるでしょう。
本研究成果は、2026年11月5日（木）に米国化学会（ACS）の専門誌ACS Applied Electronic Materialsにオンラインで掲載されました。
研究詳細
次世代パワー半導体に最有力なα型酸化ガリウムの特性実測に成功 ～炭化ケイ素や窒化ガリウムを置き換える省エネ素子の実現に一歩前進～
研究者情報
- 田中 勝久 京都大学教育研究活動データベース
論文情報
| タイトル |
Experimental Determination of Carrier Effective Mass and Cross-Plane Thermal Conductivity in Mist-CVD-Grown Ge-Doped α-Ga2O3 Epitaxial Films（ミストCVD法により作製したGeドープα-Ga2O3エピタキシャル膜のキャリア有効質量および面直熱伝導率の実験的決定） |
|---|---|
| 著者 |
太田裕道1、若松 岳2、吉村充生3、田中勝久2（1北海道大学電子科学研究所、2京都大学大学院工学研究科、3北海道大学大学院情報科学院） |
| 掲載誌 |
ACS Applied Electronic Materials（米国化学会電子材料学の専門誌） |
| DOI | 10.1021/acsaelm.6c01639 |
| KURENAI |