半導体は集積回路だけでなく、電力の制御や変換を担うパワー半導体にも一大市場が広がる。「性能の限界を超えるには、シリコンに代わる新材料に挑戦する必要がある」。そう話す名古屋大学の須田淳教授は、窒化ガリウム（ＧａＮ）製の縦型パワー半導体を開発中だ。

パワー半導体はシリコンから炭化ケイ素（ＳｉＣ）やＧａＮを使った研究に移り、日本が世界をリードしてきた。特にノーベル賞も生んだＧａＮ半導体は、電力損失が少なく、高電圧に耐えるなど優れた特性を持つ。シリコン基板上に形成した横型パワー半導体はすでに製品化され、充電器などに搭載されている。

これに対し、須田教授が取り組む次世代の縦型パワー半導体は、「横型に比べて無駄がなく、窒化ガリウムの実力を１００％発揮できる」究極のデバイスだ。シリコン製パワー半導体を置き換え、電気自動車（ＥＶ）などへの応用が見込める。ＧａＮの特性から、ＳｉＣ製パワー半導体より、さらに抵抗を下げられる可能性も見いだした。

縦型は日本のメーカーが世界トップシェアを持つＧａＮ基板上に形成するため、「材料からデバイスまで国産化が可能」な優位性は大きい。アモノサーマル法などによるＧａＮウエハーの量産技術が立ち上がりつつあり、レーザーで高速に切断することで、シリコンに挑む際の課題だった高いコストの解決に向けた道筋も見えてきた。

２０２３年、須田教授は天野浩同大教授、旭化成と共同で、窒化アルミニウム系材料で理想的なｐｎ接合を作り、さらなる新材料の展望も示している。「日本企業が世界で競争力を持ち、産学官の研究者の層も厚いパワー半導体は、国産半導体デバイス産業の“最後の砦（とりで）”ではないか」と須田教授は語る。（おわり。藤木信穂が担当しました）