研究内容

本研究センターで行っている研究内容の一部を紹介します。

Si基板上への化合物半導体のヘテロエピタキシャル成長
シリコン基板上窒化ガリウム系発光デバイス
シリコン基板上窒化ガリウム系電子デバイス


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Si基板上への化合物半導体のヘテロエピタキシャル成長

 
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シリコン基板上窒化ガリウム系発光デバイス

従来、発光デバイスに用いられている半導体材料(ガリウム砒素やインジウムリン)には、砒素等の毒素が含まれており、廃棄時に問題となっている。また、これらの材料では緑や青色は発光できない。

毒素を含まない半導体材料として窒化ガリウム系半導体がある。しかし、成長用基板としてサファイアやシリコンカーバイドという高価な基板を使用しているため、低コスト化が課題になっている。このような毒性およびコストの問題は、シリコン基板上の窒化ガリウム系発光デバイスにより解決できる。

シリコン基板上窒化ガリウム系半導体を用いた発光デバイスは、つぎのような特徴がある。

  1. 紫外、青、緑、赤色を発光でき、全ての色(フルカラー)を合成できる。
  2. 生体・環境に無害である。
  3. 低コストである(現状の1/10 〜 1/100)。
このシリコン基板上窒化ガリウム系半導体を用いた発光デバイスが実用化されると、以下のような製品に応用できる.


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シリコン基板上窒化ガリウム系電子デバイス

シリコン(Si)やガリウム砒素(GaAs)で作られている従来の電子デバイスの動作温度は100 ℃ 程度であるため、自動車などのように高い温度環境では使用が制限されている。また、ガリウム砒素は砒素を含むため、廃棄処分した場合、環境破壊を引き起こすなどの問題がある。また、携帯電話やインターネットなどのブロードバンド製品の普及に伴い、大容量高速通信の技術が必要となり、更なる高周波・高出力性能に優れた新規材料及びデバイスが要求されえている。このような要求を満足する材料として、高温・高周波・高出力特性に優れたシリコン基板上の窒化ガリウム半導体材料がある。

窒化ガリウム系半導体材料を電子デバイスに用いる場合、つぎのような特徴がある。

  1. 500 ℃ 程度の高温でも安定に動作する。
  2. 100 GHz 程度の高周波で高出力動作する。
  3. 生体・環境に無害である。
このトランジスタが実用化されると、以下のような製品に応用できる。


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