【国际时事】FLOSFIA成功开发世界首款具有安培级别和1700V耐压级别的刚玉型氧化镓SBD

        本次，FLOSFIA使用自己独特的MistDry^®方法，成功开发出了世界首款安培级、1700V耐压级的GaO^®SBD，该产品采用高品质薄膜制作而成。这一开发成果不仅有望推动功率电子设备的高性能化，还有助于电动汽车（EV）和电力系统等领域的大幅节能和小型化。通过充分发挥氧化镓在大电流、高电压和低导通电阻等方面的优势，实现GaO^®功率半导体的实用化，有望推动半导体生态（Semiconductor Ecology^®）的实现。

研究要点

        FLOSFIA将减少半导体引起的三个环境负荷（能源、工艺、材料），称之为“半导体生态^®”，并将其作为最终理念。FLOSFIA旨在推广由京都大学开发的新型功率半导体材料“氧化镓（Ga₂O₃）”。为了实现半导体生态^®，最有效的方法是充分发挥氧化镓所具有的材料潜力，以实现仅氧化镓才能实现的节能性能。FLOSFIA认为，实现超低损耗、超高耐压、大电流型GaO^®功率半导体的实用化是脱碳社会和电动化的关键设备，这是不可或缺的（图1）。

图1：α-Ga₂O₃相对于其他半导体材料的位置关系

研究成果

        此次使用FLOSFIA独特的MistDry^®方法制备了厚膜高质量的α-Ga₂O₃（α型氧化镓）薄膜，电极尺寸为0.96mm，采用了竖直结构。经过工艺和端子结构的优化，确认了该器件能够在安培级1700V的耐压下正常工作（图2、图3）。

图2：本次使用的（a）SBD横截面结构图（b）显微镜照片

图3：本次使用的SBD的正向、反向特性

未来展望

        迄今为止，FLOSFIA通过肖特基势垒二极管（SBD）的实证样机，实现了世界领先的特性ON电阻值（比市售SiC低86％）和600V/1200V耐压SBD样品出货、京都大学的母工厂的整备等，引领了氧化镓功率半导体的实用化。FLOSFIA的刚玉型氧化镓（α-Ga₂O₃）的预期领域非常广泛，从民生和电动汽车等小型和中型容量到超大容量的电力系统协作设备等均有望得到应用。本次研究成果中的安培级1700V耐压GaO^®SBD将作为FLOSFIA的“GaO^®”系列未来设备进行开发。作为氧化镓的优势，实现了1 kA级20 kV耐压等超高耐压和大电流型功率半导体，旨在将其应用于省电小型电动飞机和其他移动设备的逆变器和电力转换装置，并通过采用GaO^®功率器件，实现“电力转换器整体的小型化和低成本化”的突破。