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２０１７年９月２５日「２０１７年本田賞」
京都大学 名誉教授 松波弘之博士が受賞〜シリコンカーバイド（ＳｉＣ）パワーデバイスの先駆的研究と実用化への貢献〜

公益財団法人 本田財団（設立者：本田宗一郎・弁二郎兄弟、理事長：石田寛人）は、２０１７年の本田賞を、「シリコンカーバイド（ＳｉＣ）パワーデバイス」の先駆的研究と実用化への貢献を果たしたとして、京都大学 名誉教授 松波弘之（まつなみ ひろゆき）博士に授与することを決定しました。

１９８０年に創設された本田賞は、科学技術分野における日本初の国際賞であり、人間環境と自然環境を調和させるエコテクノロジー※１を実現させ、結果として「人間性あふれる文明の創造」に寄与した功績に対し、毎年１件の表彰を行っています。松波博士は、電力制御に用いる半導体素子「パワーデバイス」に、高効率な電力制御を実現する素材「シリコンカーバイド（ＳｉＣ）」を用いる研究を、世界に先駆けて取り組んできました。この研究を通じて実用化されたＳｉＣパワーデバイスは、電力の供給における制御過程で発生する電力損失の削減に寄与するものであり、松波博士の取り組みは、本田賞にふさわしい成果であると認め、今回の授賞に至りました。

本年で３８回目となる本田賞の授与式は２０１７年１１月１６日に東京都の帝国ホテルで開催され、メダル・賞状とともに副賞として１,０００万円が松波博士に贈呈されます。

＜松波博士のＳｉＣパワーデバイスについて＞
電力は発電所で作られてから最終的にエネルギーとして利用されるまでに、電圧昇降や直流と交流の変換、電力量調整など様々な制御が行われます。電力制御の過程において用いられる半導体素子は「パワーデバイス」と呼ばれ、シリコン（Ｓｉ）が主な素材として使われています。パワーデバイスに電流が流れると、電力制御する際に電力を消費し、その一部は熱となってエネルギー損失を起こします。
そこで世界的にパワーデバイスの構造を見直す試みが続けられる一方、省資源・省エネルギー化を進めるために、Ｓｉに代わるパワーデバイスに適した新たな素材の登場が期待されています。

新たな素材の一つとして、Ｓｉとダイヤモンドに代表される高硬度素材である炭素（Ｃ）を組み合わせた「シリコンカーバイド（ＳｉＣ）」に関する研究が１９５０年代半ばにアメリカで始まり、高温で動作するエレクトロニクス用電子デバイスの実現を目指し、その研究は世界規模で広がりました。
松波博士は早くからＳｉＣに興味を持ち、その高温動作性と耐放射線性に優れた物性を活かす電子デバイスを実現すべく、１９６０年代後半から基礎研究に着手しました。

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Ｓｉは規則正しいダイヤモンド構造を持つ単結晶であるのに対し、ＳｉＣは欠陥の少ない結晶成長をさせることが容易にできない取り扱いが難しい材料でした。また、結晶構造が異なる状態（結晶多形）が２００種類もあるため、製品化に適した結晶多形が判明していませんでした。加えて、堅牢な構造を持つＳｉＣはダイヤモンド並みの硬度を持つ為、加工作業が極めて難しいという課題もありました。
多くの研究機関はＳｉＣの実用化に挑んだものの、これらの課題を克服できず、研究機関のほとんどが撤退に至りました。

松波博士はＳｉＣの基礎研究を続け、２０年ほどの歳月を経た１９８７年に、基板の表面を数度傾けることで結晶多形が揃った均一なＳｉＣ薄膜を形成できる手法「ステップ制御エピタキシー※2」を発表しました。１９９０年頃にはＳｉパワーデバイスの性能限界が見え始めていたこともあり、この発見によってＳｉＣの活用が世界的に注目され、ＳｉＣパワーデバイスの開発が飛躍的に進むことになりました。

２０１０年頃にはＳｉＣパワーデバイスの実用化が開始。ＳｉＣをパワーデバイスに用いることで、電力損失を大幅に削減できることから、高速で高効率な電力制御が可能になりました。また、ＳｉＣは高電圧・高温に耐えうる性質を持つため、これまで必要としていた冷却装置は小さくなり電力制御機構の小型化も実現。２０１３年には東京メトロの地下鉄路線に導入されて、従来車両に比べて３０％の省エネルギー化を実現しました。近年では、郊外電車や高速エレベータ、太陽電池用パワーコンディショナー、エアコンディショナー、燃料電池車に使用されるほか、ハイブリッド車、東海道新幹線での搭載実験が始まっています。今後ＳｉＣパワーデバイスの普及に向けては、量産技術の確立やコスト削減等の課題がありますが、さらなる電力消費の低減や小型化による省スペース、コストダウンの実現により電気自動車への搭載も期待されています。

松波博士の長年に渡る研究から生まれたステップ制御エピタキシーを始めとするＳｉＣの製造方法
およびパワーデバイスへの実用化技術は、パワーデバイスに用いる新たな素材としてＳｉＣの可能性を切り開きました。また、ＳｉＣパワーデバイスが実用化されたことで、地球規模で急増する電力消費に伴う化石燃料消費・発電廃棄物の急増を解決することにも繋がることから、本田賞にふさわしい成果として今回表彰することとしました。
※１ エコテクノロジー（Ｅｃｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）：文明全体をも含む自然界をイメージしたＥｃｏｌｏｇｙ（生態学）とＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（科学技術）を組み合わせた造語。人と技術の共存を意味し、人類社会に求められる新たな技術概念として１９７９年に本田財団が提唱※２ エピタキシー：ある結晶表面に、結晶軸の揃った同じ結晶もしくは良く似た他の結晶が成長する現象。
ダイオードやトランジスタなどの製造工程に応用される。

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ＴＥＬ：０３－５４１２－１５１２-2-松波 弘之 博士
京都大学 名誉教授
生年月日
１９３９年６月５日
略歴
１９６２年

京都大学工学部電子工学科を卒業

１９６４年

京都大学大学院工学研究科電子工学専攻修士課程修了

１９６４年

京都大学助手

１９７０年

京都大学工学博士

１９７１年

京都大学助教授

１９７６～１９７７年

米国ノースカロライナ州立大学客員准教授

１９８３年

京都大学教授に就任

２００３年

京都大学を定年退官し、同大名誉教授

２００４～２０１２年

科学技術振興機構イノベーションプラザ京都 館長

学会・協会活動
一般社団法人SiCアライアンス

会長（２０１５年～）

応用物理学会、電子情報通信学会、電気学会、結晶成長学会、IEEE
主な出版物
半導体工学（１９８４年、昭晃堂）
半導体工学 第２版（１９９９年、昭晃堂（２０１４年から朝倉書店））
Silicon Carbide Vol. I, II （１９９７年、Akademie Verlag）共編著
Silicon Carbide －Recent Major Advances－ （２００３年、Springer）共編著
半導体材料とデバイス（２００１年、岩波書店 現代工学の基礎）共著
半導体SiC技術と応用（２００３年、日刊工業新聞社）編著
半導体SiC技術と応用 第２版（２０１１年、日刊工業新聞社）編著
ワイドギャップ半導体—あけぼのから最前線へ—（２０１３年、培風館）共編著
受賞歴
１９９８年

第１５回 日本結晶成長学会論文賞（半導体シリコンカーバイドのステップ制御エピタキシー）

２００１年

第１回山崎貞一賞 （半導体及び半導体装置分野） 材料科学技術振興財団

２００２年

平成１４年度 文部科学大臣賞 （研究功績賞）

２００４年

第４回（２００３年度）応用物理学会 研究業績賞 （SiC半導体・デバイスの先駆的研究）

２００４年

第４１回（平成１５年度） 電子情報通信学会 研究業績賞（半導体SiCの高品質エピタキシャル成長と次世代電子デバイスの基礎研究）

２００５年

SSDM Award-2005

２０１３年

2012年度朝日賞 （パワー半導体シリコンカーバイドの先駆的研究）

２０１６年

IEEE David Sarnoff Award

２０１７年

アカデミア賞

その他、応用物理学会、電子情報通信学会フェロー、IEEE Life Fellow