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パワーデバイス材料SiCの内部を壊さずに電気特性を調べる技術を開発

カテゴリ:プレスリリース|2018年12月18日掲載


 大電力の電圧変換に用いられるパワーデバイスとして、シリコンカーバイド(SiC)という新規結晶材料の採用が期待されています。大きな電力を制御するパワーデバイスを作るには、SiC結晶内部に均一に電気を流す特性を持たせなければなりません。本学大学院工学研究科の加藤正史准教授のグループはSiC結晶を壊すことなく、内部の電気特性を測る手法を世界で初めて開発しました。


 電車や自動車の速度の制御や、配電系統の電圧の変換には半導体素子であるパワーデバイスが用いられます。そのようなパワーデバイスを作るための新規結晶材料として、シリコンカーバイド(SiC)の利用が期待されています。すでにSiC結晶によるパワーデバイスは次世代の新幹線などに採用されるなど、一部の分野で実用化が始まっており、大幅な消費電力の削減が報告されています。しかしながら、発電所から送電される電力など、さらに大きな電力の電圧変換するパワーデバイスを作るには、SiC結晶内部に均一に電気を流す特性を持たせなければなりません。ところが、これまではその電気特性を測定するには、結晶を壊しながら行う方法しかありませんでした。
 本学大学院工学研究科 電気・機械工学専攻の加藤正史准教授のグループは2種類のレーザー光を、マイクロメートルの大きさにしてSiC結晶に対して斜めに照射することにより(図1、図2)、SiC結晶内部の電気特性を測る手法を世界で初めて開発しました。この技術により、SiC結晶を作った後、壊さずに電気特性の均一さを調べることができます(図3)。今後、SiCによる大電力パワーデバイスの開発を加速することができ、電力変換における消費電力の削減が期待できます。
 本研究の成果はSiC結晶に関する世界最大の国際会議ICSCRM2017 (https://www.mrs.org/icscrm-2017) で発表され、2018年に当該国際会議のプロシーディングス論文として公表されました("Microscopic FCA System for Depth-Resolved Carrier Lifetime Measurement in SiC" S Mae, T Tawara, H Tsuchida, M Kato, Materials Science Forum 924, 269-272)。
 本研究は総合科学技術・イノベーション会議SIP「次世代パワーエレクトロニクス/SiC次世代パワーエレクトロニクスの統合的研究開発」(管理法人:NEDO)により助成を受けました。

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図1 装置の写真 励起光とプローブ光という2種類のレーザー光をSiC試料に対物レンズを通して照射する。

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図2 SiC試料にレーザーを当てるイメージ図、2つのレーザー光を斜めから照射し、SiC試料を動かすことで測定する位置を内部へ動かす。左はSiC表面に照射した図、右はSiCを動かし、内部を測定した場合の図。

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図3 開発した装置から得られた実験結果

お問い合わせ先

研究に関すること

名古屋工業大学大学院工学研究科 電気・機械工学専攻 
准教授 加藤 正史
Tel:052-735-5581 E-mail:kato.masashi[at]nitech.ac.jp

広報に関すること

名古屋工業大学 企画広報課
Tel: 052-735-5647
E-mail: pr[at]adm.nitech.ac.jp

*それぞれ[at]を@に置換してください。


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