産業技術総合研究所（産総研）エネルギー技術研究部門・山崎聡主幹研究員、電力エネルギー基盤研究グループ・加藤宙光研究員、小山和博元研修員らは、ダイヤモンド半導体を用いた電力増幅作用を持つバイポーラトランジスタを世界で初めて作製したと発表した。

　高性能パワーデバイスのための新しい半導体材料として、絶縁耐圧や熱伝導率に優れたシリコンカーバイド（ＳｉＣ）や窒化ガリウム（ＧａＮ）が開発され、現在主流のシリコン半導体との置き換えが図られている。

　ダイヤモンドは、ＳｉＣやＧａＮよりもさらに絶縁耐圧や熱伝導率に優れていることから、ダイヤモンドによる革新的な省エネ超低損失パワーデバイスの創出が期待されている。

　しかし、ダイヤモンドは一般的には電気抵抗が非常に大きく、絶縁体に近い半導体であり、そのため大電流を流すことができないことがパワーデバイスとして利用するうえで大きな課題となっている。

　ダイヤモンドに不純物を添加しても結晶構造が良好に保たれることに注目した高濃度の不純物を混入する技術の開発と、ホッピング伝導と呼ばれる、非晶質構造においてキャリアが個々の分子間を飛び跳ねるように伝わっていく電気伝導機構を積極的に利用することで、ダイヤモンドの低抵抗化を実現した。

　ダイヤモンドは絶縁体に近い半導体であるが、ホウ素を混入するとｐ型半導体として、リンを混入するとｎ型半導体として電気抵抗を小さくできる。

　今回開発したバイポーラトランジスタは、巧みにホッピング伝導とバンド伝導を組み合わせることによって実現できた。バンド伝導は、整然と原子・分子が配列した系でキャリアが結晶格子の特定方向に流れることを指し、通常の半導体で広く使用されている。

　作製したトランジスタは電流増幅率が１０を超えることが確認できた。今回、ダイヤモンド半導体を用いたバイポーラトランジスタにおいて、初めて有意な電力増幅を確認できた。

　今後は、電流密度を増やすなど、さらに特性を向上させるとともに、スマートグリッドなどに適用できるダイヤモンドパワーデバイスの研究・開発を進めるとしている。