東北大学 国際集積エレクトロニクス研究開発センター

東北大学

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CIESコンソーシアム

産学共同研究

パワーエレクトロニクス デバイス技術

GaN on Siパワーデバイス技術の研究開発

  • 遠藤 哲郎 遠藤 哲郎 教授
  • 髙橋 良和 髙橋 良和 教授
  • 末光 哲也 末光 哲也 教授

 次世代パワーデバイス用の材料として、SiCやGaN等のワイドバンドギャップ材料が注目されてきています。特に、GaNは青色・白色LEDの材料としても大きな成功を収め、今また高耐圧・高電流密度・高周波動作可能な電子デバイス用材料としても注目され、世界で研究開発が進んでいます。更に、GaNはサファイヤ、SiC、Si等様々な材料の基板上に結晶成長することが可能で、異種材料の集積化に適した材料といえます。
 こうした背景を踏まえ、一般的に広く普及しているSi基板上に、CMOS制御回路、センサー、RFフロントエンド等のSi系各種デバイスとGaN系パワーデバイスやGaN 系光デバイスをモノリシックに集積化したGaN on Siパワーデバイスシステムの構築を目指します。これにより、現在のようにSi系制御回路ICと単体のGaN系パワーデバイスを組み合わせて構築したパワーモジュールと比較して飛躍的にシステムの小型化が可能になります。更に、モジュールに実装された各部品間の配線をなくすことが出来るため、配線遅延や配線接合部の劣化に伴う故障といった性能律速要因を排除することが出来るため、システム全体の高性能化や高信頼化が期待されます。
 本研究では、EV/HVの普及と安全性向上やインテリジェント交通システムへの対応によって高機能なパワーモジュールが今後益々必要となってくる、自動車をはじめとした輸送システムへの応用を目指して、こうしたGaN on Siパワーデバイス技術の開発を行います。

GaN on Siパワーデバイス技術の利点

GaN on Siパワーデバイス技術の利点