世界初、垂直ブリッジマン法による6インチβ型酸化ガリウム単結晶の作製に成功

―β型酸化ガリウム基板の大口径化・高品質化に貢献―

（株）ノベルクリスタルテクノロジーは、垂直ブリッジマン（VB) 法による6インチβ型酸化ガリウム（β-Ga2O3)単結晶の作製に世界で初めて成功しました。本成果により、β-Ga2O3基板の大口径化・高品質化の実現に向けた大きな前進が期待できます。β-Ga2O3パワーデバイスが広く普及すれば、太陽光発電向けパワーコンディショナー、産業用汎用（はんよう)インバーター、電源などのパワーエレクトロニクス機器の高効率化・小型化、さらには自動車の電動化や空飛ぶクルマなどの電気エネルギーの高効率利用への貢献が期待できます。

概要
近年、シリコン（Si)製のパワーデバイスの性能を超える材料として炭化ケイ素（SiC)や窒化ガリウム（GaN)が注目を集めています。β型酸化ガリウム（β-Ga2O3)はこの2つの材料よりも大きいバンドギャップエネルギーを有するため、より高性能なパワーデバイスが実現される可能性があり、かつSiと同じように「融液成長法」によって高品質の単結晶基板を安価に製造できる新しい半導体の材料です。これらの特徴から、β-Ga2O3パワーデバイスが実用化されれば、家電や電気自動車、更には鉄道車両、産業用機器、太陽光発電、風力発電などのパワーエレクトロニクス機器のさらなる低損失・低コスト化が可能となるため、国内外の企業および研究機関において開発が進められています。また、β-Ga2O3パワーデバイスの低コスト化を実現し、広く社会に普及させるためには、β-Ga2O3基板の大口径化が必須であり、単結晶の大型化が強く望まれます。

株式会社ノベルクリスタルテクノロジーは、これまで主にEFG（Edge-defined Film-fed Growth）法による単結晶製造技術を開発しており、現在研究開発用として2インチおよび100 mm基板の製造・販売を行っています。さらなる基板の大口径化・高品質化を達成するため、JST 研究成果最適展開支援プログラム（A-STEP)において、VB法による6 インチβ-Ga2O3基板の開発に取り組んできました。VB法によるβ-Ga2O3単結晶育成技術は信州大学が発案し開発を進め、これまでに2インチおよび4インチの単結晶の作製に成功してきました。（株）ノベルクリスタルテクノロジーは信州大学よりこの育成技術を継承し、継続的に大口径化の開発を行ってきました。その結果、今回VB法6インチ結晶育成装置を立ち上げ、世界初となるVB法による6インチ単結晶の作製に成功しました。また、結晶の評価・解析を担当する産業技術総合研究所においてEFG法およびVB法を用いて作製した単結晶から取得した基板をX線トポグラフィ法により評価し比較しました。その結果、VB法による結晶では、EFG法によるもので見られた高密度の直線状欠陥が、大幅に抑制されていることを見いだし、品質的にもVB法によって作製した結晶が優れていることが実証されました。

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