ルチル型GeO2で「世界初」半導体デバイスの動作確認：整流特性も良好

Patentixは、r-GeO2（ルチル型二酸化ゲルマニウム）単結晶薄膜上にショットキーバリアダイオード（SBD）を形成し、その動作を確認した。

[浅井涼，EE Times Japan]

　Patentixは2024年11月27日、r-GeO₂（ルチル型二酸化ゲルマニウム）単結晶薄膜上にショットキーバリアダイオード（SBD）を形成し、その動作を確認したと発表した。r-GeO₂で実現された「世界で初めて」（同社）の半導体デバイスだという。

整流特性も良好

　Patentixは、二酸化ゲルマニウム（GeO₂）の社会実装に向けた研究開発を進める立命館大学発のスタートアップだ。次世代パワー半導体の材料としては現在バンドギャップが3.3eVと広いSiC（炭化ケイ素）やGaN（窒化ガリウム）の普及が進んでいるが、GeO₂は、バンドギャップが4.6eVとさらに広い。また、r-GeO₂と同程度のバンドギャップを持つ半導体として、酸化ガリウム(Ga₂O₃)の研究の研究も進んでいるが、同社は「r-GeO₂はGa₂O₃では困難とされる不純物ドーピングによるP型の発現が理論的に予測されていて、より幅広いデバイス応用が期待される」などと説明している。

　今回の成果は、Patentixと物質・材料研究機構（NIMS）の共同研究によるものだ。Patentixは絶縁性TiO₂（酸化チタン）基板状にN＋のr-GeO₂単結晶膜を成膜し、その上に1×1017cm⁻³程度のドナー不純物を導入したN−層のr-GeO₂単結晶を成膜した。続いてNIMSがN−層をドライエッチングしてN＋層を露出させ、電極を成膜／形成することで疑似縦型構造のSBDを形成し、その電流電圧特性を評価した。

試作したSBDの構造［クリックで拡大］ 出所：Patentix

　評価の結果、試作したSBDが動作することが確認された。ON/OFF比は7桁で、良好な整流特性が得られているという。

　Patentixは今回の成果について、「今回試作したデバイスは疑似縦型構造だが、次に縦型構造のSBDの実現を目指す。結晶膜の高品質化や半導体デバイスの応用を広げる上で必須のP型の実現にも引き続き取り組んでいく」としている。