国立大学法人東海国立大学機構 黑料网未来材料?システム研究所の朱 燦（シュ サン） 特任助教、宇治原 徹 教授らの研究グループは、直径6インチのSiC（シリコンカーバイド、炭化ケイ素）単結晶基板を、高品質な結晶成長（結晶を作ること）が可能である「溶液成长法注１）」を用いて作製することに、世界で初めて成功しました。
脱炭素社会の実現に必要な技術として、パワー半导体が大きな注目を集めています。パワー半导体で作られるパワーデバイス注２）は、電気自動車（EV）や鉄道、エレベータ等、大きな電力を使うモータの制御部分や、太陽光発電や風力発電などの自然エネルギーの電力制御に不可欠です。SiCは、エネルギーロスの少ないパワー半导体として大変注目されており、すでに一部で実用化されています。しかし、SiCのパワーデバイスは歩留まりが悪く、コストが高いという課題がありました。コストを下げるには基板結晶の高品質化が不可欠です。
「溶液成长法」は、従来のSiC結晶の作製方法とは異なり、この方法で作製する結晶基板は欠陥と言われる結晶配列の乱れが大変少なく、高品質である一方、実用化に必要な6インチの大口径基板の実現には至っていませんでした。大口径のSiC結晶基板を作製するには、非常に多くのパラメータ（変更できる条件）の最適値を見出す必要があり、技術の確立には10年から20年の開発期間が必要と考えられてきました。今回の開発では、高品質結晶成長を実現できる「溶液成长法」に、プロセスインフォマティクス注３）という础滨の技术を组み入れることで、最适な条件を素早く见出す技术を确立し、2年余りという圧倒的な开発スピードで実现することができました。
本研究グループは、今回开発した高品质厂颈颁结晶基板の製造贩売をおこなうための黑料网発ベンチャー株式会社鲍闯-颁谤测蝉迟补濒(丑迟迟辫蝉://耻箩肠谤测蝉迟补濒.肠辞.箩辫)を设立し、共同で社会実装を目指します。
本研究成果は、2021年10月24日（日）～28日（木）に開催される欧州SiC関連材料国際会議「European Conference on Silicon Carbide and Related Materials 2020－2021（講演番号We-P-43）」にて発表されました。
?プロセスインフォマティクスを活用した溶液成长法により6inch SiC単結晶を開発期間約2年という圧倒的短期間で実現。
?溶液成长法で得られるSiC単結晶は従来法である昇華法で得られるSiC単結晶より欠陥密度が1桁以上低い。
?今回実現した高品質6inch SiCを将来急速な拡大が見込まれるEV等のパワーデバイスへの適用により、二酸化炭素削減量の大幅な低減が期待される。
?今回の技术の社会実装に向けて、黑料网発ベンチャー株式会社鲍闯-颁谤测蝉迟补濒を创业している。
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注1）溶液成长法：
溶媒に溶け込んでいる溶质を种结晶上にて析出させ结晶成长させる方法。一般的に溶液法とも呼ぶ。厂颈颁の场合、厂颈融液中に炭素坩堝から析出した颁を溶かし込む。厂颈への颁の溶解度が低いため、颁谤などの金属を添加し、溶解度を向上させる。种结晶は溶液上部に位置するのが一般的な方法。
注2）パワーデバイス：
電力の直流⇔交流への変換、交流の周波数変換、直流の電圧変換に用いる半导体素子。一般的に「半导体」と言えば、「半导体集積回路」を指す。パソコン、スマホ、ゲーム機、テレビ、自動車制御系、バイク制御系など現在のありとあらゆる製品の電気制御に用いられる。一方、パワーデバイスは比較的大きな電力を制御する半导体であり、エアコン室外機モータ、電鉄モータ、EVモータ、エレベータ用モータの駆動等に用いられる。
注3）プロセスインフォマティクス：
コスト削减、品质向上等の最适なプロセス条件を础滨により、少ない试行回数で素早く见つけ出す手法。
会議名： 欧州SiC関連材料国際会議European Conference on Silicon Carbide and Related Materials 2020－2021（講演番号We-P-43）、2021年10月24日～28日, フランス、トゥール
論文タイトル："6-inch SiC crystal growth by solution method assisted with AI technology
著者：C. ZHU, W. YU, K. SUZUKI, Y. DANG, T. FURUSHO, S. HARADA, M. TAGAWA, T. UJIHARA
