半導体産業はエネルギー効率向上のために急速に進化しており、パワー半導体は従来のシリコンから次世代のワイドバンドギャップ材料である窒化ガリウム（GaN）へと移行しています。窒化ガリウムベースのデバイスは、低いオン抵抗、高い破壊電界、優れた電子移動度を特徴とし、高速動作とシリコンに比べて著しく低い電力損失を可能にします。この効率向上は大きく、従来のシリコンデバイスを窒化ガリウムに置き換えることで、データセンター、基地局、電気自動車などの負荷の高い用途においておおむね約10パーセントの消費電力削減が期待できます。しかし、高性能な窒化ガリウムデバイスの量産は、大口径かつ高品質のバルク窒化ガリウム基板（例えば、面密度が非常に低く、平方センチメートルあたり千未満の転位密度を持つもの）の製造の困難さと高コストによって従来は阻まれてきました。NEDOのような組織との連携に支えられた最近の技術的ブレークスルーがこの課題を克服しつつあります。革新は、ソーダフラックス法などの高度な結晶成長手法を中心に、大口径の窒化ガリウム単結晶基板（例えば100ミリメートル、さらに150ミリメートルへと拡大）を生産することにあります。これを土台に、加圧アトミックレイヤー成長を含む独自のエピタキシャル成長技術が用いられ、基板上での卓越した平坦性、組成均一性、および精密なドーピング制御が実現されます。大口径で高品質な基板と特殊なエピタキシャル成長の組合せは、低損失・高出力の窒化ガリウム電子デバイスを実現するための重要な要素であり、従来手法に比べて製造コストが十分の一に低減されるとの見通しも示されています。これらのコスト効率が高く高性能な窒化ガリウムパワー半導体の商業化および大量採用は、地球規模の省エネルギー目標の達成と低炭素社会への移行の加速に不可欠となるでしょう。
半導体産業はエネルギー効率向上のために急速に進化しており、パワー半導体は従来のシリコンから次世代のワイドバンドギャップ材料である窒化ガリウム（GaN）へと移行しています。窒化ガリウムベースのデバイスは、低いオン抵抗、高い破壊電界、優れた電子移動度を特徴とし、高速動作とシリコンに比べて著しく低い電力損失を可能にします。この効率向上は大きく、従来のシリコンデバイスを窒化ガリウムに置き換えることで、データセンター、基地局、電気自動車などの負荷の高い用途においておおむね約10パーセントの消費電力削減が期待できます。しかし、高性能な窒化ガリウムデバイスの量産は、大口径かつ高品質のバルク窒化ガリウム基板（例えば、面密度が非常に低く、平方センチメートルあたり千未満の転位密度を持つもの）の製造の困難さと高コストによって従来は阻まれてきました。NEDOのような組織との連携に支えられた最近の技術的ブレークスルーがこの課題を克服しつつあります。革新は、ソーダフラックス法などの高度な結晶成長手法を中心に、大口径の窒化ガリウム単結晶基板（例えば100ミリメートル、さらに150ミリメートルへと拡大）を生産することにあります。これを土台に、加圧アトミックレイヤー成長を含む独自のエピタキシャル成長技術が用いられ、基板上での卓越した平坦性、組成均一性、および精密なドーピング制御が実現されます。大口径で高品質な基板と特殊なエピタキシャル成長の組合せは、低損失・高出力の窒化ガリウム電子デバイスを実現するための重要な要素であり、従来手法に比べて製造コストが十分の一に低減されるとの見通しも示されています。これらのコスト効率が高く高性能な窒化ガリウムパワー半導体の商業化および大量採用は、地球規模の省エネルギー目標の達成と低炭素社会への移行の加速に不可欠となるでしょう。
