ルチル型二酸化ゲルマニウムのバルク結晶を合成：次世代パワー半導体材料として注目

Patentixは、次世代のパワー半導体材料として注目されている「ルチル型二酸化ゲルマニウム（r-GeO2）」のバルク結晶を合成することに成功した。今後はこのバルク結晶を種結晶として用い、引き上げ法などによって大口径化や高品質化を図り、市場投入を目指す。

[馬本隆綱，EE Times Japan]

開発したバルク結晶を種結晶に、大口径化や高品質化を目指す

　Patentixは2025年6月、次世代のパワー半導体材料として注目されている「ルチル型二酸化ゲルマニウム（r-GeO₂）」のバルク結晶を合成することに成功したと発表した。今後はこのバルク結晶を種結晶として用い、引き上げ法などを用いて大口径化や高品質化を図り、市場投入を目指す。

　同社はGeO₂半導体の研究開発および、その製造販売を行う立命館大学発ベンチャー。r-GeO₂はバンドギャップが4.68eVと極めて大きい。最近、パワー半導体材料として需要が拡大するSiC（炭化ケイ素）やGaN（窒化ガリウム）などと比べても、これらを上回る省エネ効果が期待されている。また、不純物ドーピングによるp型の発現も理論的に予測されている。ただ、r-GeO₂のバルク結晶を合成した事例は、これまでほとんど報告されていなかったという。

　Patentixは今回、約15mmのr-GeO₂のバルク結晶を合成した。結晶を粉末状にして、その構造をX線回析法で評価すると、ほとんどのピークがr-GeO₂に由来したものであった。また、r-GeO₂結晶のファセット面を同じ手法で評価し、（110）面であることを確認した。

r-GeO₂バルク結晶の外観［クリックで拡大］ 出所：Patentix

X線回折法で評価した粉末状試料のプロファイル（左）と、結晶ファセット面のプロファイル（右）［クリックで拡大］ 出所：Patentix

　r-GeO₂バルク結晶（110）面のビッカース硬度を測定すると、約1610HVであった。この値は、シリコン（1150HV）よりも硬く、SiC（2500〜3000HV）やGaN（1800〜2000HV）よりも柔らかいことが分かった。これらのデータから、r-GeO₂は比較的加工性に優れた材料であることも判明した。

主な半導体材料のビッカース硬さ［クリックで拡大］ 出所：Patentix