汎用品より放熱性が2倍向上！ 高放熱性窒化ガリウムトランジスタを実現

汎用品より放熱性が2倍向上！高放熱性窒化ガリウムトランジスタを実現

2023年12月 1日 14:00 | プレスリリース・研究成果

【本学研究者情報】

〇金属材料研究所　教授　永井康介
金属材料研究所　准教授　井上耕治
金属材料研究所　特任研究員　大野裕
研究室ウェブサイト

【発表のポイント】

ダイヤモンド基板上に作製した窒化ガリウム（GaN）トランジスタ（図1）の性能を評価。
炭化ケイ素基板を用いたGaNランジスタと比べ、2倍以上の優れた放熱性を実証。
5G通信基地局や気象レーダーへの応用や小型化へも貢献。

【概要】

窒化ガリウム（GaN）トランジスタは、高出力・高周波半導体素子として、モバイルデータ通信の基地局や人口衛星通信システムなどに応用されています。トランジスタは、動作時の発熱が性能や寿命の低下の原因となるため、下層となる基板にはより放熱性の高い材料を用いる必要があります。しかし、現在最も普及している炭化ケイ素（SiC）を基板に用いたトランジスタでも、動作時の放熱性は不十分です。

大阪公立大学大学院工学研究科の梁剣波准教授、重川直輝教授と東北大学金属材料研究所の大野裕特任研究員、井上耕治准教授、永井康介教授、北京大学のZhe Cheng博士らの研究グループは、地球上で最も高い熱伝導率をもつダイヤモンドを基板に用いたGaNトランジスタを作製し、SiC基板上に作製した同一形状のトランジスタと比べて、放熱性を2倍以上高めることに成功しました（図2）。今後は、5G通信基地局や気象レーダー、衛星通信分野にとどまらず、従来真空管が使われてきたマイクロ波加熱やプラズマ加工分野への応用が期待されます。

本研究成果は、2023年11月15日（水）に国際学術誌「Small」に掲載されました。