The Japan Research and Development Center for Metals

財団法人ISSN0913-0020

2007.11

金属系材料研究開発センター

No.253

TODAY− ひとを育てる −尽きない興味を持っている。その興味を持続させ、発展させる社会環境が必要なのではないか。
「自然に触れる感動」を子供たちに実感させること、これがまず大事なことである。そして、その感動を「夢」に発展させ、さらに「夢の実現」に向かって進む力を育むこと。
その手助けを大人や社会はすべきだろう。では、どうすれば子供たちに感動を与えられるのか。まず、「子供たちの感性を大事にすること」だと思う。大人の安易

東京工業大学大学院
理工学研究科材料工学専攻‒教授

里

な理屈や常識は無用である。子供たちにありのままの自然に触れる機会を多く与えること。人工的な “ 自然 ”

達雄

ではなく、できる限り生の自然である。生の自然には、大学に身を置く者として，最大の仕事は何かと問われれ予期せぬ突発的なことや “ あり得ないこと ” が多く潜んば、やはり「ひとを育てること」と答える。日々、どのよでいるからだ。子供たちは驚く。この驚きの数だけ子うにすれば若者が育ち、伸びていくかを考えている。とり供たちの感性は磨かれる。最近の学生を見ていて感ずわけ、理工系大学にいる者としては将来の科学技術・産業ることは、すばらしい実験データや観察結果が出ても、を担う科学者・技術者の育成に日々向き合い、頭を悩ませあまり驚かない。感動しないことである。「もっと感動ている。最近は、理工系分野、特に工学系分野を志願するしろ」と言っているのだが・・。なぜ感動しないのか。

高校生が減少し、さらには理科に興味をもつ小中学生も日ごろ気になっていることは、子供たちや学生に教え減っていることが指摘されている。世の中には新しい技術るとき、科学技術をあまりにも体系化させ、完成され製品があふれ、IT 関連機器が普及しているが、科学技術たような形で教えているのではないかという反省があそのものに対する社会の関心は逆に薄れているように思る。教材やビデオなどは極めて有用な反面、体系化さわれる。そのような背景もあり、最近、技術者育成・人材れているために、生々しさやハプニングもなく、感動育成の必要性が叫ばれ、各種の試みが始まっている。遅きする心を奪っているのではないか。よく、工場見学にに失した感はあるが、「ひとを育てる」ことは社会の根幹

学生を連れて行くと、見学の前にビデオを見せられる。

をなす重大事である。各分野での中核人材育成はすでにス

全体の把握には大変有用であるが、ビデオのできがよ

タートし、さらに、本年度から「産学人材育成パートナーければよいだけ、現場を見たときの感動が薄れるのでシップ」がスタートしている。
「ひとを育てる」ことは当はないかと思う。
子供たちを生の自然に触れさせるため、地域でグルー然短期のプロジェクトで実を結ぶものではなく、「継続的プを作ってはどうだろうか。経験豊富な大人や企業をであること」が極めて重要である。
それにしても、なぜ子供たちは理科に興味を持たないのリタイヤーした人たちがグループに入り、子供たちにだろう。私見では、「子供たちが興味を持たない」のでは教える立場でなく、一緒に自然に触れ、感動する立場なく、「大人や社会が子供たちの理科への興味を奪っていとして子供たちを見守る。少年野球チームの理科バーる」と思われる。ノーベル賞受賞者白川英樹先生は、「子ジョンである。

供たちの理科離れが心配されているが、子供たちの多くは最後に、白川先生も言っておられるが、大学の理工生来理科好きで科学に十分に興味を持っている。それを伸系は授業、実験、卒業研究と苦労が多い割りに、社会ばすのは大人の責任である。」と明言されている（「私の歩に出てからの待遇が報いられないことが多いというごんだ道」）。子供たちは小さい頃から自然界や宇宙などに指摘、同感である。

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JRCM REPORT

ナノエレクトロニクス半導体新材料・新構造技術開発−窒化物系化合物半導体基板・エピタキシャル成長技術の開発
非鉄材料研究部主任研究員

松浦尚

1． はじめに⋡ᮡ䋺㪈㪢㫄వ䉁䈪ᬌ⍮น⢻න⚿᥏ၮ᧼（独）新エネルギー・産業技術総合開発機構が ｢省エネルギー技術開発プログラム｣ 及び ｢ナノテクノロ
ジープログラム｣ の一環として実施䉣䊏ᚑ⤑㪠㫅㪄㫊㫀㫋㫌⹏ଔする ｢ナノエレクトロニクス半導体新材料・新構造技術の開発−窒化物䊊䉟䊑䊥䉾䊄䉲䉴䊁䊛䈱ዊဳൻ系化合物半導体基板・エピタキシャ
ル成長技術の開発プロジェクト｣ のゞタ↪䊚䊥ᵄ䊶䊙䉟䉪䊨ᵄ䊧䊷䉻

受託先が採択審査委員会による審査の後、平成 19 年 6 月 15 日に決定されました。本プロジェクトは名⿥ዊဳ㜞಴ജ㔚ሶ䊂䊋䉟䉴

城大学の天野教授を PL として、大㪊㪞㪃㪋㪞

阪大学、名城大学、福井大学、（株）
日本イー ･ エム ･ シー、昭和電工

㜞♖⚦䍡䍼䍆䍛䍪䍽䍸㪄（株）、住友電気工業（株）、サンケン電気（株）、（財）金属系材料研究䉩䉧䊎䉾䊃ή✢㪣㪘㪥⿥ૐ㔚ജ㔚Ḯ

䊜䊝䊥䋨㪫㪙㫐㫋㪼⚖䋩

開発センターで実施されます。皆様のご支援をお願いいたします。

２．事業の背景・目的ኅ㔚⵾ຠ䈱ዊဳൻ䇮⋭䉣䊈ൻᰴ਎ઍ៤Ꮺ┵ᧃ࿑㪈䋮ᧄ䊒䊨䉳䉢䉪䊃䈱䉟䊜䊷䉳࿑
られていません。また、電源などで高周波デバイス、パワーデバイス等の高性能電子デバイスは、今後のデバイスの作製と評価、に取り組重要なノーマリオフ動作についてむことにより、我が国のエネルギーも実用的な高出力デバイスとして21 世紀社会を支える情報家電、コ消費量削減に大きく貢献することは実現されていません。

ンピュータ、情報通信機器のみならを目的とします。図１に本プロジェ
クトのイメージ図を示します。

ず自動車、医療機器など極めて広範な分野の製品の高機能化や制御を実現する中核的役割を果たす存在

このような問題を解決するためには、本質的に結晶構造が等価で格子整合する高品質窒化物単結晶の３．研究開発の概要

有極性、或いは無極性基板上にデバであり、それを実現する材料として本プロジェクトの研究開発項目

イス構造を成長・作製することが必

窒化物半導体に大きな期待が寄せは、先ほども少し触れましたが、「高要不可欠です。また、横型デバイられています。

品質大口径単結晶基板の開発」、「高ス用の高抵抗ウェハ、縦型デバイ

しかしながら、既存のバルク半導品質大口径エピタキシャル成長技

ス用の低抵抗ウェハ実現に向けて、体単結晶成長技術やエピタキシャ術の開発」および「窒化物半導体単単結晶基板の伝導度制御技術の確ル成長技術では限界に達し、これら結晶基板上電子デバイスの作製と立が重要となります。

デバイス用に十分な品質の結晶作評価」の 3 つに分けられ、概要は製に対応できず、その実用化に大き以下の通りです。

は HVPE 法や Na 系フラックス溶液な制約となっています。このため本①高品質大口径単結晶基板の開発

成長法、昇華法等が知られています

窒化物単結晶基板を成長するにプロジェクトでは従来の半導体材低損失で高出力の電子デバイスが、現状電子デバイス用の高品位な料では実現できない領域で動作可として期待される窒化物半導体結晶性を持つ大口径単結晶基板の能なハイパワー・超高効率の電力素ウェハは、現在 Si や SiC 等の異種育成は実現されていません。そこで子、超高速電子素子などの作製に必基板上に作製されています。このた本研究開発では、窒化物半導体電子要な窒化物半導体結晶成長技術のめ電子デバイス構造としては横型デバイス作製に必要とされる４イ確立を目指し、に限定される上に大きな格子不整ンチ級の高品質有極性バルク単結①高品質大口径単結晶基板の開発合によりデバイス内部に多数の欠晶、及び無極性バルク単結晶を育成②高品質大口径エピタキシャル成陥が発生し、耐圧、オン抵抗等のデする技術を開発します。

長技術の開発バイス特性についても物性値から③窒化物半導体単結晶基板上電子期待されるような十分な特性は得②高品質大口径エピタキシャル成
長技術の開発JRCM NEWS No.2532化合物半導体エピ材料の特徴とについたばかりであり、実用化した機器の超小型化を推進できます。数しては、ヘテロ接合を用いたデバイデバイスは SiC などの基板上に形成

kW 級のインバータ回路の小型化やスを作製できることにあり、なかでした GaN チャネルを用いた FET 構モノリシック集積化が可能となり、も窒化物は高速化、高出力化、高耐造のみです。その応用は 2-5GHz のエアコンなどの家電製品、情報家圧化、省エネ化などに優れた性能を携帯電話基地局用の 200-400W 増電、自動車におけるインバータの発揮できる物性を有しています。こ幅器と 30GHz 帯の小型 20W 級増画期的な性能向上が期待できます。のような特性を実現するためには、幅器に限定されています。窒化物系

このような電子デバイスを実現す

これらデバイス構造中のチャネル半導体が元来有する物性を考慮するため、本研究開発では、高品質窒層やドリフト層を形成する薄膜成る と、 今 後 は AlN-GaN-InN 系 材 料化物半導体基板の開発、及び理論的長技術、即ち結晶欠陥や残留キャリを広範囲に自由に組み合わせたへには可能だがこれまで検討されなアの低減、ヘテロ接合界面でのキャテロ接合トランジスタの実現が望かった新しいエピタキシャル成長

リアの散乱を抑制するための界面

まれ、その応用は高周波高出力ばか技術・不純物ドーピング技術の開発

組成急峻性や広い範囲での平坦性、りでなく、高温動作デバイス、高耐をベースに、可能な限り広い範囲の多層構造はもちろんのこと、極め圧デバイス、超高速デバイスなど、組成をもつヘテロ接合構造や面方て薄いチャネル層を作製するため広い応用範囲が実現可能です。

位の組み合わせによるデバイス構の組成や不純物濃度を原子層レベ

例えば 2-5GHz では 1kW 以上のルで制御できる薄膜成長技術が必増幅器が実現可能となり、基地局須です。加えて GaN-AlN-InN 系窒ばかりでなく、固体デバイスを用い加えて、高耐圧性、低損失性、高化物は、AlGaN や InGaN でも格子た超小型マイクロ波加熱（電子レン速性などの諸特性を従来の異種基不整合が大きく、分極電界や転位、ジ、半導体プロセス装置）、マイク板上ウェハ上に作製したデバイス欠陥、クラックなどの問題が生じてロ波送電などに応用可能です。と比較・検証し、その結果を基板・います。

また、パワーエレクトロニクスに自動車用インバータなどでは例

おいても、高電圧動作と高周波動作

え ば、 オ ン 抵 抗 ＜ 1.5m Ω・cm2、が同時に実現できるため、2-5GHz耐圧＞ 2KV で高 gm かつノーマリ

では 1kW 以上の増幅器が実現可能

オフ型等の省電力タイプの電子デとなり、基地局ばかりでなく、固体バイスの実現が望まれています。しデバイスを用いた超小型マイクロかし SiC や Si 基板上でのエピ成長波加熱（電子レンジ、半導体プロセ

ではヘテロエピタキシーの制約のス装置）、マイクロ波送電などに応ため、デバイス特性からの要求品質用可能です。さらに、パワーエレク

或いは物性値から期待される特性

トロニクスにおいては、高電圧動作を十分に満足する段階には未だ達と高周波動作が同時に実現できるしていません。そこで本研究開発でことから、パワーエレクトロニクス半導体電子デバイス実現のために、⎇ⓥ㐿⊒㗄⋡

窒化物単結晶基板上で AlN-GaN-InN㽲 㜞ຠ⾰ᄢญᓘන⚿᥏ၮ᧼䈱⎇ⓥ㐿⊒タキシャル混晶成長技術を開発します。
③窒化物半導体単結晶基板上電子デバイスの作製と評価ます。

エピ開発にフィードバックします。

４．研究開発のスケジュール
本プロジェクトの研究開発期間
は平成 19 年度から平成 23 年度までの５年間の予定です。図２に研究開発全体のスケジュールを示します。

５．研究開発の体制
本プロジェクトの研究開発体制を図３に示します。

は、高機能の横型、及び縦型窒化物の高範囲に渡る高品質大口径エピ造を窒化物半導体基板上に試作し䋱䋹ᐕᐲ䋲䋰ᐕᐲ䋲䋱ᐕᐲ㽴⓸ൻ‛ඨዉ૕න⚿᥏ၮ᧼਄㔚ሶ䊂䊋䉟䉴䈱૞⵾䈫⹏ଔ࿑䋲䋮⎇ⓥ㐿⊒䈱䉴䉬䉳䊠䊷䊦ᛛⴚផㅴᆔຬળ

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現在窒化物電子デバイスは、端緒㽲㜞ຠ⾰ᄢญᓘන⚿᥏
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JRCM NEWS No.253

活動報告■鉄鋼材料研究部
今年の NHK 大河ドラマ「風林火山」の舞台で賑わう長野の厳しい残暑の中、さる 9 月 19 日から三日間にわたり信州大学で日本溶接学会
平成 19 年度秋季全国大会が開催された。
学会初日午後、JRCM が委託研究と助成事業の共同事業を運営する
NEDO プロジェクト「鉄鋼材料の革新的高強度 ･ 高機能化基盤研究開発」における溶接技術サブグループ（GL：大阪大学接合科学研究所野城所長）により、研究開発内容に関するオーガナイズドセッションが開催された。GL の挨拶の後、リーダから「プロジェクトの狙いと取り組み方針」、助成企業から「高級鋼溶接技術における解決すべき課題」、そして大学・国研から「大学･ 国研で実施する基礎研究」と、約２時間にわたり研究開発内容が総合的に紹介された。
まだスタート段階でのセッションであるにもかかわらず、会場には約 90 名の聴講者が集まり、一部立ち見が出るほどの盛況で溶接分野関係者の本テーマへの高い関心が窺えた。（川端主任研究員）■非鉄材料研究部《事後評価》−低摩擦損失高効率駆動機器のための材料表面制御技術の開発 (NEDO) −平成 19 年９月 18 日 ( 火）、事後評価分科会が開催された。岩手大学岩渕教授 (PL) が開発全体の概要説明を行い、その後、「評価解析」、「自動車用ベルト CVT」、「水圧機器システム」、「タービン軸受け」の４テーマのリーダーが、研究の成果と実用化・事業化の見通しについて報告を行った。６名の事後評価委員の方からは多くのご質問、ご意見をいただいた。
「トライボロジーがスタートして50 年目にして大きな仕事がなされ、プロジェクトの成果は事業化に結びつくところまできていることを十分示してくれた」という、全体でのご評価をいただくとともに、一方、「省エネルギーの効果の算出については計算に加えて実機での裏づけを是非とって欲しい」、「実用化をさらに早めて効果に結びつけて欲しい」、「特に身近なところでの実現を望む」など、有意義なご意見を多数いただいた。
最終での事後評価結果は 11 月中旬頃になる予定である。
（小林部長）《窒化物国際学会報告》
本年度スタートした「窒化物系化合物半導体基板・エピタキシャル成長技術の開発」プロジェクトでの調査活動の一環として、米国 Las
Vegas で 2007/9/17-9/21 に開催された窒化物半導体に関する国際会
議 ：7th International Conferenceof Nitride Semiconductors (ICNS-7)に参加し、最新の窒化物半導体の研究開発状況について情報収集を行った。
本国際会議は、1995 年名古屋で開催された第 1 回から隔年で開催され今回で 7 回目、窒化物半導体の分野では世界最大規模の学会である。回を追うごとに発表件数は増加しており、今回の発表件数は700 件に達した。世界中から研究者が集まったが、日本からの発表は 150 件程度あり、日本がこの分野で重要な成果を挙げていることが窺えた。
講演内容はエピタキシャル成長、バルク結晶成長、構造解析、光学特性、ナノ構造、デバイスと窒化物半導体の全てに渡るトピックスを網羅している。ポールドルーデ研究所（独）の . Klaus H. Ploog による
基 調 講 演 “ Ⅲ -Nitrides Seem to Be
Good for Everything” では最新の研究成果として、窒化物半導体が発光デバイスや電子デバイスに加え、磁性分野での研究が進んでいる状況が報告され、注目を集めた。また、多数のグループより無極性基板を用いた研究報告がなされたが、基板サイズの小さいことが大きな問題となっており、本プロジェクトで目指している無極性基板の大口径化が重要なテーマである事を再確認できた。なお、次回会議は 2009 年
10 月に韓国のチェジュ島で開催される予定。（松浦主任研究員）

技術講習会のお知らせ◇平成 19 年度「自動車のアルミ化技術講習会」のご案内
排ガス削減、エネルギー消費削減の環境保全対応のみならず、安全性、快適性の追求という側面からも、自動車車体の軽量化ニーズはますます高まっており、自動車へのアルミニウム使用量は堅調に増加しております。
当会では、各分野で自動車軽量化に取り組む皆様に、自動車へのアルミニウム適用の最新技術を紹介するため、毎年自動車のアルミ化技術講習会を開催し、好評を戴いて参りました。本年は、協会で調査しました「中国の自動車産業」と題しての講演も予定しております。
昨年に引き続き下記の通り、アルミニウムの基礎技術講習会を開催致したくご案内申し上げます。奮ってご参加戴きますようよろしくお願い申し上げます。
記・主催：（社）日本アルミニウム協会自動車アルミ化委員会（社）軽金属学会、軽金属製品協会、（社）
・協賛：
軽金属溶接構造協会、（社）自動車技術会、全国軽金属商協会、（社）日本アルミニウム合金協会、（社）日本ダイカスト協会、日本マグネシウム協会、（財）金属系材料研究開発センター

・日時：平成 19 年 12 月 7 日（金）9:30 〜 16:40
・場所：アルカディア市ヶ谷（私学会館）
東京都千代田区九段北 4-2-25
TEL：03-3261-9921
・参加費：7,000 円（テキスト代込み）
・定員：120 名（定員になり次第締め切ります。）
・申込先：東京都中央区銀座 4-2-15 塚
本素山ビル （社）日本アルミニウム協会

担当：上田、河野JRCM NEWS ／第 253 号

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The Japan Research and Development Center for Metals

2007 年 11 月 1 日
小紫正樹
財団法人 金属系材料研究開発センター〒 105-0003 東京都港区西新橋一丁目 5 番 11 号 第 11 東洋海事ビル 6 階

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