2026年11月9日
北海道大学
京都大学
ポイント
●次世代パワー半導体材料として最も期待されているα型酸化ガリウム薄膜の基本物性を初めて実測。
●α型酸化ガリウム薄膜の電子有効質量と熱伝導率の実測に成功。
●高耐圧パワーデバイスの設計に貢献。
概要
北海道大学電子科学研究所の太田裕道教授らの研究グループは、京都大学大学院工学研究科の田中勝久教授らの研究グループと共同で、次世代パワー半導体材料として最も期待されるα型酸化ガリウム（α-Ga2O3）薄膜の電子有効質量と熱伝導率の実測に成功しました。これまで計算でしか高い特性が推定されていなかったα-Ga2O3を用いた半導体デバイス設計における大きな進展と言えます。
α-Ga2O3は光学バンドギャップが5.3電子ボルト（eV）と広く、高耐圧パワーデバイス用半導体材料として期待されています。α-Ga2O3を用いたパワーデバイスを設計するためには、電子有効質量と熱伝導率という、基本的な物性が必要不可欠ですが、これまでは実測値がほとんどなく、計算科学に依存していました。本研究では、ミストCVD法によって作製した高品質α-Ga2O3薄膜について、熱電能計測により室温でのャリア電子有効質量を、時間領域サーモリフレクタンス法により室温での熱伝導率を実測し、それぞれ0.40 m0（m0：電子の静止質量）、19ワット/メートル ケルビン（W/mK）であることを明らかにしました。本研究成果は、α-Ga2O3を用いた高い電圧に耐えられるパワーデバイス設計における礎になると言えるでしょう。
本研究成果は、2026年11月5日（木）に米国化学会（ACS）の専門誌ACS Applied Electronic Materialsにオンラインで掲載されました。
論文名：Experimental Determination of Carrier Effective Mass and Cross-Plane Thermal Conductivity in Mist-CVD-Grown Ge-Doped α-Ga₂O₃ Epitaxial Films（ミストCVD法により作製したGeドープα-Ga₂O₃エピタキシャル膜のキャリア有効質量および面直熱伝導率の実験的決定）
URL：https://doi.org/10.1021/acsaelm.6c01639
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ミストCVD法により作製された高品質α型酸化ガリウム薄膜の熱電能と熱伝導率。熱電能のキャリア濃度依存性から、電子有効質量が0.40 m0であることが分かった。また、熱伝導率は19 W/mKであることが分かった。
