セミコンジャパン MIRAI GAKKO－ アカデミア @GAKKO 大学関連出展報告 －水素を活用する材料（水素センサー・耐水素サーミスタ用材料など）の開発
岩手大学大学院
工学研究科

フロンティア材料機能工学専攻

はじめに近い将来に水素社会が訪れると言われています。そのような社会が本当に訪れるかどうかは、水素を有効に活用で

ほそかわ

たく ややす の細川 卓耶、安野しん ご伸吾、准教授

やまぐちあきら山口 明に様々な処理を行い、さらにその上に SiNx-Pd 層を積層させた試料について研究を行っています。適当な処理を行うと高速に光透過率や電気抵抗率が変化する膜が得られることが、これまでに分かっています。

きるような技術が開発されるかどうかにかかっています。
水素は爆発しやすい、漏れやすい、無臭であるなど、特異な性質を有する物質であるため、その活用のための製品には特殊な性質を有する材料の開発も不可欠です。

③耐水素サーミスタの開発
水素を活用するには、その水素の中で温度を測るセンサーの開発も不可欠です。温度センサーとしてはサーミスタが我々の研究室では長年、水素を有効に活用するための材広く用いられていますが、従来のサーミスタは金属の酸化料の開発を行ってきました。今回の展示会ではそれらの研物を用いているために、高温の水素の中では破壊されてし究成果を発表させていただきました。

まいます。我々はその破壊を防ぐ様々な方策について研究

出展内容（一部）① SiNx-Pd/Y 薄膜を用いた水素センサーの開発
イットリウム（Y）薄膜は室温付近で可逆的かつ容易にを行っています。これまでの研究で、特に破壊されやすいサーミスタの種類などが明らかとなっています。

学生の感想

水素を吸放出できること、それに伴い光透過率や電気抵抗・ブースの来訪者から「面白い研究を行っていますね」、「水率が大きく変化することが知られています。ただ Y は大気素センサーとして本当に使えそうですね」などと言われ、中で容易に酸化されてしまうため、酸化を防ぎながら水素うれしかった。

は透過する膜で覆って保護する必要があります。我々の研究室ではその保護膜用の材料として窒化シリコン－パラジ・多 くの企業関係者や研究室 OB などと話をすることが出来てよかった。

ウム（SiNx-Pd）ナノコンポジット膜を独自に開発しました。
これを用いる事で、耐久性が高く、10ppm から100% の水素まで高速に検知できるセンサーの開発に成功しました。
このような水素センサーは今まで例が無く、製品化が強く期待されています。
展示会では、実際に水素ガスを吹きかけると赤い LED が光りブザーが鳴るデモ機と、その紹介のビデオを展示させていただきました。
②酸化タングステン（WOx）薄膜を用いた窓用材料や水素センサーの開発
WOx も Y と同様に室温付近で可逆的に水素を吸放出できる材料です。この材料については微細構造と吸放出特性の関係を詳細に明らかにすることが、その応用に向けて必SEMICON JAPAN 会場にて。

要となっています。我々はスパッタで成膜した WOx 薄膜

水素センサーデモ機の実機とビデオも展示しました。

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セミコンジャパン

世界に先駆けプラめっきを工業化

MIRAI GAKKO

関東学院大学
材料・表面工学研究所

１．はじめに

４．おわりに（学生の感想）

セミコンジャパンへの出展は今年で３年目となり、当研当日、説明員をして頂いた学生の感想で終わりにしたい。

究所では JPCA と SURTECH と並び三大イベントの一つに『一番苦労した点は分野が全く異なる業種の方々にも自分達なってきている。研究所スタッフも説明員を行うが、４年の研究を説明するということです。違う分野で研究されて生の学生、マスター、ドクター、企業研修生もブースに立ち、いる方も多いため、自分にとっては当たり前のことでも、必ず展示内容の説明を行うようにしている。色々な方々とより分かり易く説明しなければいけませんでした。疲れま接し、異なる視点からの質問への対応など自身の研究テーしたが、これから社会人となる自分にとって良い経験になマの実践では得られない貴重な体験が出来ると考えている。

りました。』（図１真中の学生談）２．研究所の紹介
関東学院大学の校訓である「人になれ奉仕せよ」を礎に、材料・表面工学研究所では世界レベルの研究開発を行い、その独創性を持って学界を先導する。横浜市工業技術支援センターと協力し、地元から広く産業界に対する産学連携の一層の推進。新しい世界的技術標準を創り、その価値を企業に提供する。表面工学の高度技術者を育成する。公明正大を旨とする。の理念で日々研究を行っている。本学は産学協同開発のルーツであり、学内で世界に先駆けプラめっきを工業化させ、特許を取得せずに全世界へ技術を広めた。
最大特徴は、国内外約50の技術供与企業殿からの資金により独立運営している点である。
本研究所は現在、横浜市の福浦にある横浜市工業技術支図１．展示ブース

援センター内に居を構えているが、研究所内が手狭になったことから、2017年４月から小田原キャンパスへの移設が最後の最後になりましたが、ポスターとフライヤーの校決まっている。そのため、キャンパス内の施設を実験室、正や印刷、サンプルの作製と事前準備をしっかりと行って試験室やプラントなどへの改修工事が現在行われている。

頂いた研究所の学生達に深く感謝致します。また、貴重な新年度、お近くにお越しの際は是非お立ち寄りください。

３．展示内容機会とブースをご提供頂きましたセミコンジャパンの関係各位に深謝致します。

①ファインバブル低濃度オゾン水を用いたプラスチック表面の改質技術②非シアン系金めっき浴によるダイレクトパターンめっき形成技術③寒冷地における LED 信号灯器の積雪・凍結対策のポスター３枚、また、それに関連するサンプルを展示した。
詳細は URL:http://mscenter.kanto-gakuin.ac.jp/ 迄。

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大気圧プラズマを用いた空気中での半導体・金属の表面改質・表面加工
東海大学
工学部電気電子工学科准教授

くわはたひろ し桑畑 周司

ラズマジェットを１分間照射すると、Al 表面からコンタミネーはじめにションが除去され親水性が向上することを明らかにしました。

2016年12月14日から16日まで東京ビッグサイト（東京都江東区）で開催されたセミコンジャパン2016の40周年記念（３）大気圧プラズマジェットを用いた Al の高速エッチング特別事業「アカデミア @GAKKO」に出展させて頂きました。

本研究は、ガラス基板上の Al 薄膜へ上記（２）より高い印加電圧で発生させた Ar プラズマジェットを５秒間照射すると、出展内容Al がエッチング（除去）されることを明らかにしました。その私の研究室では、空気中にプラズマがジェット状（長さ時のエッチング・レートは、約700 nm/s と非常に高速でした。

約20 mm、最大直径６mm）に噴出する「大気圧プラズマジェット」を用いた応用研究を行っています。本展示では、以下の４つの研究成果を見て頂きました。
（１）大 気圧プラズマジェットを用いたシリコン（Si）の表面洗浄（親水性の向上）
本 研究は、Si 表面に付着したコンタミネーション（疎水性有機 化合物）の有機溶剤を用いないドライな表面洗浄を行
図３うことを目的としています。Si に大気圧アルゴン（Ar）プラレーザー顕微鏡観察から得られたAl 薄膜上のエッチング部分の３D 像ズマジェットを５秒間照射すると、Si 表面からコンタミネーションが除去され親水性が向上することを明らかにしました。

（４）大気圧ラインプラズマ発生装置の開発
長さ約300 mm の大気圧ヘリウムラインプラズマを発生できる装置を開発しました。

終わりに出展の機会を与えて頂きましたセミコンジャパン2016の関係者の皆様に感謝申し上げます。
図１

Si へのプラズマジェット照射

水Si（a）照射前   
図２    （b）照射後プラズマ照射による Si 表面での水滴の変化（親水性の向上）
図４（２）大 気圧プラズマジェットを用いたアルミニウム（Al）の表面洗浄（親水性の向上）
本研究も上記（１）と同様に、Al 表面に付着したコンタミネーションの表面洗浄を行うことを目的としています。Al に Ar プ
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展示ブースの前で問合せ先
東海大学

研究推進部

産官学連携センター

TEL：0463-59-4364  FAX：0463-58-1812

セミコンジャパン

MIRAI GAKKO

テラヘルツ技術の実用化をすすめる半導体研究－結晶成長から非破壊応用まで－

東北大学
小山研究室

電波は私たちの生活における重要な資源の一つでありますが、利用できる周波数は限られています。東北大学には、古く八木・宇田アンテナや岡部金次郎教授の陽極分割型マグネトロンそして西澤潤一教授の光ファイバーや半導体レーザ等の光通信要素デバイス等をはじめとする高周波未使用周波数領域を開拓する伝統があります。その結果、マ
イクロ波からミリ波へと使用可能な高周波領域が開拓されてきましたが、一気に光周波数領域に到達してしまい、ミリ波等の電波と光の中間周波数領域（テラヘルツ帯域）が取り残されていました。
「テラヘルツ帯域」は周波数としては0.1～10 THz、波長では30μm～３mm であり、発生と検出が困難であったために未到電磁波領域と呼ばれてきました。
小山研究室では「テラヘルツ帯域」の実用化をめざして、テラヘルツ波を大出力かつ機能的に発生する半導体材料の結晶成長とデバイスプロセス開発 [1-3]、発生装置のシステ

室の温泉合宿には多くの卒業生も参加し、色々な視点から世代を越えて語り合う良い機会があります（図２）。
小山研究室ウェブページ：http://www.material.tohoku.ac.jp/~denko[1] Y. Nagai, K. Maeda, K. Suzuki, Y. Oyama, J. Electron. Mater. 43（2014）3117-3120.
[2] N. Lei, Y. Sato, T. Tanabe, K. Maeda, Y. Oyama, J. Crystal Growth460（2017）94-97.
[3] S . Balasekaran, K. Endo, T. Tanabe, Y. Oyama, Solid-StateElectron. 54（2010）1578.
[4] T. Tanabe, Y. Oyama in "Laser Systems for Applications" editedby Krzysztof Jakubczak（InTech, 2011）119-136[5] Y. Oyama, L. Zhen, T. Tanabe, M. Kagaya, NDT & E Int. 42（2009）28-33.
[6] 中村悠太 假屋英孝 佐藤明宏 田邉匡生 西原克浩 谷山明 中嶋かおり
前田健作 小山裕 , 材料と環境 63（2014）504-509.
[7] S. Takahashi, T. Hamano, K. Nakajima, T. Tanabe, Y. Oyama,
NDT & E Int. 61（2014）75-79.

ム化 [4]、さらにテラヘルツ波を非破壊・非接触検査に応用する研究まで進めています [5-7]。テラヘルツ波はコンクリートや樹脂などにはよく透過する電波としての特性にあわせて、金属には反射し、さらに直進性に優れるという光としての特性をもち、また人体にも安全であるためにコンクリート構造物 [5] やワイヤーケーブル内部の非破壊検査 [7]にとても有効です。さらにテラヘルツ波のエネルギーは複数の分子間におけるマクロな集団運動に相当し、血糖値など生体に対する非侵襲診断も期待できます。
実用において有効となるテラヘルツファイバーの研究開発も進めています。テラヘルツファイバーは3D プリンターで作ることができます。住宅などの構造物を3D プリンターにより建てるなど、大きなスケールでのものづくりも考えられます。

図１

セミコンジャパンのブース前でセミコンジャパンでは小山研究室で研究開発している「テラヘルツ技術」について、結晶成長、光源開発から非破壊検査や生体診断の応用まで幅広く紹介し、テラヘルツ技術の可能性について多くの方々と議論できました（図１）。
小山研究室は現在、14名の学生が小山裕教授および田邉匡生准教授をはじめとするスタッフとともに研究を進めています。学生のうち３名は中国およびフランスからの留学生です。毎週行う雑誌会では研究の進捗報告にあわせて学術雑誌に最近掲載された文献紹介を行い、研究について議論しています。また、毎年年末の恒例行事である小山研究

図２

小山研究室の温泉合宿（2016年12月）
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43シリコンで人工昆虫を作る研究室


日本大学
内木場・齊藤研究室昆虫は100万種以上あり、４億年以上も前から存在すると全長約４mm のシリコンウェーハから作り出した筐体に、いわれます。もっとも多様で、地球の環境変化に強い生物独自に開発したニューロモーフィック IC を搭載していまといえます。小さな躯体にもかかわらず、抜群のエネルギーす。IC は生物の神経回路の細胞体とシナプスをアナログ回効率で飛行・歩行など優れた運動性能を示します。知能も路で再現しています。動力源になるアクチュエータには備わり、群を作って行動するなどの社会性を発揮します。

MEMS 技術が使われています。素材自体が変位を発生するひとつの機械システムとしてとらえた場合、昆虫は大変魅形状記憶合金、あるいは、圧電素子を動力源にして MEMS力的です。当研究室ではシリコンウェーハの微細加工技術プロセスでシリコンウェーハから形成した脚機構が接続さに着目して、昆虫を作り出す研究をしています。セミコンれています。ニューロモーフィック IC から出力される信号

ジャパンではシリコンで作ったロボットとその技術要素のを受け、アクチュエータが動き、昆虫のような歩行を実現

展示説明をしました。

しています。電源以外はすべて筐体に組み込み、毎分12mmの速度で移動します。

図１

図３

マイクロロボットの概念図

シリコン人工昆虫の歩行

日本大学理工学部では MEMS 工程をマイクロ機能デバイス研究センターのクリーンルームに保有しています。現在、積層セラミック技術によって形成した磁気回路をもちいた超小型の電磁モータの開発をおこなっています。人工昆虫の内蔵電源に利用するために、超小型マイクロタービン発電機、エネルギー伝送装置の開発も行っています。完全無索化シリコン人工昆虫を目指しています。


図２
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ニューロモーフィック IC

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連絡先：内木場文男

uchikoba@eme.cst.nihon-u.ac.jp

セミコンジャパン

MIRAI GAKKO―健康ビッグデータ活用で「健康長寿社会」実現へ！

－ 認知症・生活習慣病の予兆発見、予防法開発に向けた「革新的健やか力創造拠点」－ 弘前大学
副理事（研究担当）・教授（戦略統括）COI 研究推進機構

むらしたこういち

村下 公一

国民の４人に１人が高齢者＊１という、超高齢社会へ世界花王やライオン、イオン、カゴメ、エーザイ、楽天、ベネッに先駆けて突入した日本は、高齢者の占める割合が2025年

セ、青森県内の企業、青森県や弘前市など自治体等、参画には約30％、2060年には約40％に達すると予測＊２され、医機関は40以上に達し、現在も拡大中です。

療費の増大や介護の人手不足への対する対策が急務となっ

また、認知症発症後の意思決定サポートシステム等の開発をめざす京都府立医科大学や、世界的に知られる久山町ています。
中でも青森県の高齢化率は30％（2014年）と高く、2040研究を率いる九州大学医学部もサテライト拠点として加わり、さらにビッグデータ解析では京都大学や東京大学医科年には40％に達します＊１。
平均寿命で見ると、青森県は男女ともに全国最下位 で＊3あり、青森県が日本一の短命県から脱出を図るには、県下の産官学民が互いに連携し、健康づくりを自分ゴトとして活動を行う必要があります。

学研究所などから統計解析の専門家が加わり、充実した研究推進体制を構築し、取り組みを行っています。
セミコン2016 World of IoT において、弘前大学 COI は健康ビッグデータを軸にした研究や社会実装の代表的な事

弘前大学では、青森県が平均寿命最下位にあることから、例を多数ご紹介させていただきました。この夏に行われた短命県を目的に医学研究科社会学講座の中路重之教授が中国の中間評価で、医療健康分野で唯一の S 評価を得た実績

心となって「岩木健康増進プロジェクト」と題して、弘前もあり、大手企業や大学、研究機関、学生など、多くの方大学の医学部、教育学部や理工学部などほぼ全ての学部とにご来場いただき、新たなネットワーク作りに向けた貴重連携して、弘前市岩木地区の住民に対する健康啓発活動をな機会となりました。

長年続けています。プロジェクトの一環として、2005年か今後は“健康ビッグデータ”の本格的解析による生活習ら毎年健康調査を実施しており、本年度で12年目を迎えま慣病や認知症の予兆発見や予防法の開発をさらに加速させ、した。

開発した予兆発見法や予防法の実用化、実証実験にも着手

健診には毎年1,000名前後の住民が参加者し、同地区の小する予定です。今後も産学官民の連携をますます強固にし中学生約500名対象の調査も含めると、健診で得られる住民て、真のイノベーション創出に向けて、研究や社会実装をの健康情報（＝健康ビッグデータ）は、延べ約２万人以上推進して参ります。に及び非常に膨大です。
健診項目は600以上に及び、体格や体組成に限らず、手間や費用のかかる遺伝子解析、腸内細菌を調べるほか、就寝時間や食事内容、社会・労働環境や生活などにも及びます。
この“健康ビッグデータ”を用いることによって、分野の垣根を越えた網羅的な解析が可能となります。住民一人当たりの健診時間は約５時間以上と負担は大きいのですが、本学と住民との厚い信頼関係によって、“健康ビッグデータ”は毎年蓄積されています。
世界的にも珍しいこの健康調査と健康ビッグデータがきっかけとなって、弘前大学は2013年、国のセンター・オブ・イノベーション（COI）＊４全国12拠点＊５の一つとして採択されました。
弘前大学 COI は、「革新的『健やか力』創造拠点（COI）」と銘打ち、岩木健康増進プロジェクトを中心に据えて、産学官民連携で生活習慣病や認知症の予兆発見・予防法開発「弘前大学 COI」の概要に取り組んでいます。
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600項目の「健康ビッグデータ」

平成27年版高齢社会白書（内閣府）より＊１

平成24年度高齢社会白書（内閣府）より＊２

厚生労働省が5年ごとに発表する平均寿命都道府県ラン＊３

キングより。青森県の男性は1985年調査から、女性は2000年調査から平均寿命が全国最下位。
文部科学省による研究開発支援事業。

＊４

現在は、全国18拠点。

＊５「岩木健康増進プロジェクト」の概要
公式サイト
http://coi.hirosaki-u.ac.jp/web/index.html

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セミコンジャパン

非酸化銅微粒子の合成と低温焼結への応用
北海道大学

MIRAI GAKKO大学院工学研究院

材料科学部門 米澤研究室 URL：http://labs.eng.hokudai.ac.jp/labo/limsa/ e-mail：tetsu@eng.hokudai.ac.jp tel：011-706-7110


代表：教授

よねざわ

米澤とおる

徹

当研究室では、従前より積極的にサブミクロンからナノ被膜の有機分の分解などが期待できないため、そのままでメートルサイズの非酸化銅微粒子の合成と応用に注力しては十分な導電性の確保が難しい。一般に微粒子を更に小さいる。銅微粒子の合成には、CuO や銅塩からの化学還元法

くしナノ化すれば融点降下の効果を用いられるようになり、や、当研究室独自のマイクロ波をエネルギー源とした液中低温焼結が可能とされる。しかし銅の場合には、ナノ化でプラズマ法などを用いてきている。どちらの合成法におい比表面積が増えることにより有機物含量が大幅に増大するても大量生産に向けたプロセスを積極的に取り入れ、ろ過ため、低抵抗率の膜を得ることがさらに難しくなる。そこで、や遠心分離を行わないでも目的の微粒子を回収できる方法

我々は特に、低温焼結に向けて分解性ポリマーを用いた微なども検討してきた。分散安定化剤として高分子を用いて粒子の合成と、その利用によって低温でも微粒子同士の接いる。

合が可能となると考え、研究を行い優れた成果を得ることこのような方法で得られる適切な高分子の薄いナノ薄膜ができた。さらに、100℃以下での焼成では、焼成時間中のによって表面をコートされた銅微粒子は表面酸化が抑制さ銅の酸化も進みにくくなるため、焼成時において水素のよれて、良好な導電材料となりうる。これまで、こうして得うな還元ガスのフローも不要であることを明らかとしていられた銅微粒子を積層セラミックスコンデンサ（MLCC）る。くわえて、銅粒子表面の酸化反応後の還元焼成によっの内部電極材料として用いる研究を行ってきたが、今回はて150℃でも十分に導電性のある銅膜の形成にも成功していさらに「低温焼結」をキーワードとして銅微粒子を用いたる。また、低温分解性の安定な銅錯体の利用による導電性手法の開拓を行ってきた結果について展示した。の向上についても検討を行ってきており低温焼結によって銅微粒子を用いた低温焼結における一番の問題は、銅微導電性がある銅薄膜の作製法について成功してきている。

粒子の酸化抑制のためには表面を何らかの被膜でコートし今後、各種企業などとの共同研究を強く推進していきなくてはならないにもかかわらず、高温での焼結のようなたい。

図１

図２

プロトン分解性ポリマーを用いて保護した銅微粒子

銅錯体と銅微粒子を混合した低温焼結用銅微粒子イによって得られる低温焼結性銅被膜（M. Matsubara et al.,ンクを用いた。（a）インクを印刷して得た表面の写真、（b）

RSC Adv., 2015, 5, 102904

100℃１時間焼結後の表面の写真、（c）（b）断面の SEM 像。

より引用。
）

（T. Yonezawa et al., RSC Adv., 2016, 6, 12048 より引用。
）

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低ダメージ・高速堆積・高プラズマ安定を特徴とするハイブリッド対向スパッタ装置開発
山口大学
山口大学名誉教授・産業技術総合研究所客員研究員

もろはしハイブリッド対向スパッタ装置1, 2） は、真空を破らずにターゲット裏側に設置した可動棒磁石を左右対称、或は左右非対称に移動させることで、磁石群で形成する対向ターゲット間の磁場分布を左右対称、あるいは左右非対称に変化させ（図１参照）、薄膜作製に最適な磁場分布及びプラズマ状態で、薄膜作製ができる、という特徴をもつ。
この装置を用いて、
１）リフトオフプロセスによる LED・太陽電池用低抵抗率・高透過率 ITO 透明電極膜の作製に成功した。140nm/min という高速堆積で、実際の LED 用 ITO 透明電極と同じ300x300μm2の電極サイズにレジストパターニングされたガラス基板全面に、膜厚100nm の ITO 薄膜を

図１

ハイブリット対向スパッタの原理とターゲット間ハイブリット磁場形成

As-depo 成膜した。次に、リフトオフプロセスで電極を成型した（図２参照）後、室温でのプローバ抵抗測定から、この電極サイズで6.2x10-4Ω・cm の低抵抗率の高品質膜を得た。
２）熱的・物理的損傷に弱い PET フィルム基板上に、10～200nm の膜厚範囲で ITO 透明導電膜を As-depo 成膜した。
PET フィルムへの損傷はなく、4.2x10-4Ω・cm の低抵抗率で、かつ可視光（波長380～750nm）平均透過率が90% を超える高透過率の ITO 薄膜を得た。
ハイブリッド対向スパッタの特徴である、低ダメージ性・高プラズマ安定性と均一性・高速堆積性の装置性能を実証し、LED、太陽電池、有機 EL 素子等のフィルムベースエレクトロニクスの更なる応用展開をはかれることが期待できる。この装置は多層薄膜構造デバイス作製が可能なコンパクト多元（４元或は６元）スパッタへの拡張（図３参照）

図２

LED 及び太陽電池向け ITO 透明電極をリフトオフプロセスで作製も容易である。
今後の展開として、国内外真空及び半導体装置メーカーと協力して、大面積基板対応のターゲット大口径化、及びフィルム基板のロール・ツウ・ロール機構化、多元化等の技術検討を行ない、将来のライン用生産機の実現を目指す。

参考文献
１）商標登録商標第5584466号
２）特許第5688664号連絡先 smoro@yamaguchi-u.ac.jp

図３

回転式６元ハイブリッド対向スパッタの放電イメージ

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しんいち

諸橋 信一

セミコンジャパン

MIRAI GAKKOSiC パワー半導体デバイスの研究

山梨大学

パワー半導体デバイス研究室

修士１年

さかき

榊

こう た

たか の滉太、髙野

まさむね

正峰

近年パワー半導体デバイスにおいて、Si（シリコン）よダイオードが使用可能である為、これを利用した逆導通動り物性値の優れた SiC（シリコンカーバイド）を用いるこ作が可能である。従って外付けフリーホイールダイオードとにより、高速、低損失トランジスタが実現され、既にショッ（FWD）が必要無く、チップ実装面積を低減できる。

トキーダイオード、MOSFET、JFET、接合型バイポーラ

このように、SiC-BGSIT 素子ファミリーは超低損失およトランジスタ（BJT）が市販化されている。しかしながら、び高信頼性の性能により、その応用とはインバータや電源

SiC-MOSFET は SiO2/SiC 界面において欠陥準位が多く存回路などの電力変換器への応用が期待されるだけでなく、在し、ゲート閾値の変動やチャネル抵抗の増加などの課題パルスパワー分野への応用展開も可能である。

がある。
我々は、酸化膜を持たないデバイスとして、SiC の埋め込
み ゲ ー ト 型 静 電 誘 導 ト ラ ン ジ ス タ（Buried Gate StaticInduction Transistors : BGSITs）の開発に従事している。
図１の様に SiC-BGSIT は、チャネル層にストライプ状のp+ ゲート領域が埋め込まれている構造となっており、接合型 FET（JFET）に類似する機構で動作する。SiC-BGSIT
は埋め込みゲート構造のため電極形成時のアライメントマージンが発生せず、サブミクロン微細チャネルが形成可能、チャネル部に絶縁膜界面ではなく、バルクそのものを利用しているため信頼性が高い。山梨大学は産総研との共同開発により、独自の製造技術および徹底したデバイス設計によりノーマリーオン型およびノーマリーオフ型両方のSiC-BGSIT を開発し、700〜3300V 級で SiC 物性限界に近い超低オン抵抗を得ることに成功している。短絡耐量試験に

図１：BGSIT の構造図より Si-IGBT の２倍程度の短絡エネルギー密度も実証した。
SiC-BGSIT の課題は、ゲート - ソース間が pn 接合であるために、ゲート閾値が低い問題を持っている。2.5V 以上のゲート電圧を印加すると顕著なゲート電流が流れ、結晶欠陥の原因になるため、ノーマリーオフ型の場合しきい電圧は１V 前後で、2.5V 以下でゲート駆動をすることが要求される。従って Si パワー MOSFET や IGBT と比較しノイズマージンが低い。
上記問題を克服するために、近年図２の様な SiC-BGSITカスコード素子の検討も始めている。カスコード素子のゲート駆動は同素子中の Si-MOSFET のゲートを駆動することになり、SiC-BGSIT の問題を解決することができる。また、従来のパワー MOSFET や IGBT のゲートドライバーをそのまま使用することが可能である。さらにカスコードデバ
イス中の Si-MOSFET 構造中に組み込まれているボディー

図２：SiC-BGSIT のカスコード接続

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紙とカーボンナノチューブの複合材
カーボンナノチューブ複合紙の開発とそのエレクトロニクス応用 横浜国立大学
大学院工学研究院准教授

おお やたかひで

大矢 剛嗣

はじめに
平成28年12月14日～16日に東京ビッグサイトで開催された SEMICON JAPAN 2016の「アカデミア @GAKKO」に初めて出展しました。当研究室では、ナノカーボン材料の一つに数えられる「カーボンナノチューブ（CNT）」と「紙」との複合材料である「カーボンナノチューブ複合紙」を開発し、その応用について研究を進めています。
今回、SEMICON JAPAN 2016への出展機会を頂きましたので、私どもの CNT 複合紙およびその応用展開について、いくつかの実物やデモンストレーションを含めて研究成果

図１

カーボンナノチューブ複合紙（色合いの違いは含有ナノチューブ量の違いによる）等を紹介しました。

出展内容
近年のナノテクノロジー研究分野の発展に伴いナノスケールの材料が作製可能となりつつあります。中でも研究の進むナノカーボン材料、特に CNT は、例えば電気的特性が金属的にも半導体的にもなるなど、様々な特長を持つため非常に注目を浴びており、その製造から応用まで日々研究・開発が進められています。CNT 関係の研究は数多くされていますが、本研究室では CNT を使用した斬新な複合材料として「CNT 複合紙」（図１）をこれまでに開発しています。CNT 複合紙は、日本古来の和紙作製技術（紙漉き技術）に学んだ手法で簡単に作製できます。日本に和紙文化が古くからあり「紙づくり」に慣れ親しむことができる環境があったからこそ生まれたのが CNT 複合紙である

図２

SEMICON JAPAN 2016での展示ブースの様子と言えます。これまでに、この CNT 複合紙が紙でありながら電気伝導性を有すること（導電紙）、トランジスタとして動作可能であること（ペーパートランジスタ）、電磁波シー

おわりにルド特性を有すること（電磁波シールド紙）、高度な認証をSEMICON JAPAN 2016に出展し、３日間の日程で企業や実行可能であること（人工物メトリクス認証の鍵として）、研究機関などから150名を超える方々に CNT 複合紙に関する熱電発電が可能なこと（熱電発電紙）などを確認しており、研究を紹介することができました。CNT 複合紙により、身近今回の展示では、「複合紙」とすることで一般的には使用にな「紙」に（例えば）エレクトロニクスの機能を付することが工夫が必要な CNT が扱いやすくなると同時に、CNT（の可能となるため、IoT をはじめとして種々の応用への展開が可機能）を生かした様々な応用展開が容易にできるようにな能となります。今回の出展をきっかけとして、企業や研究機関るといったことなど、基礎から具体的な応用例まで紹介しとの共同研究に発展することを期待しています。
（研究室ホーました（図２）。

ムページ http://arrow.ynu.ac.jp/ もご参照ください。）
最後に、貴重な機会をご提供いただいた、本イベントの関係者の皆様に深く感謝申し上げます。

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SEAJ Journal 2017. 1 No. 156