大学院工学研究科　博士前期課程 電気・電子工学専攻　1年

掛神　拓也さん

電気・電子工学専攻 電子デバイス研究室（葛原 正明教授）は、青色ＬＥＤに使われている窒化ガリウムをパワー半導体に応用し、電力を効率的に制御する次世代技術を開発しています。世界に先駆けて高速・高耐圧で動作する新構造の窒化物半導体をインバーター回路に実用化することにより、家電から鉄道、自動車などの機器に使用する電気エネルギーの効率を大幅に高め、省エネ・低炭素社会の実現を目指しています。

低炭素社会の実現に向けて、電気自動車や家電製品などのパワーエレクトロニクス機器において大電力化と省エネ化が求められています。そのためには、半導体の高電圧かつ低損失なスイッチング動作が重要となります。現在の半導体デバイスにはシリコン（Si）が使われていますが、性能限界が迫っています。そこで私たちの研究室では、材料特性に優れた窒化物半導体（GaN）を用いることにより、パワー半導体デバイスの性能向上に関するさまざまな研究課題に取り組んでいます。

私の担当は、高電圧のスイッチング動作時に、GaNパワー半導体に流れる電流と抵抗が異常に変化する現象（電流コラプスと呼ばれている）の解明と改善に関するものです。より具体的には、GaNパワーデバイスの表面に、シリコン酸化膜（SiO2）やシリコン窒化膜（SiN）などの表面保護膜を堆積させることにより、半導体表面での電子の捕獲と放出過程を安定化させ、結果として電流コラプスを抑制する方法の研究です。今回の国際会議では、表面保護膜を堆積させたGaNパワーデバイスの表面における電子の放出過程の活性化エネルギー解析方法とその解析結果について報告し、本賞の受賞につながりました。

今回、初めての学会発表でかなり緊張しました。しかし、初めての学会発表で受賞できて、研究をやってきて良かったと感じ、今後の自信にもつながりました。学会発表を諦めかけ、落ち込む日々の自分を引っ張って下さった葛原教授には感謝しています。最後に、私を熱心に指導してくださった先生方とそれを支えてくれた研究室のメンバーに深く感謝します。

※パワー半導体：電気の電圧や周波数を調整し、さまざまな電気類に使用されているモーターを効率よく運転させ、交流と直流を相互に変換させたりと、消費電力の削減に大きく貢献する。