金刚石芯片安培级开关即将验证

日本产业技术综合研究所（产综研）与本田技术研究所合作，制造了 p 型金刚石 MOSFET（金属 - 氧化物半导体场效应晶体管），并首次成功验证了其安培级的高速开关动作。未来，该公司将把它搭载于下一代移动出行的动力单元中，并进行运行验证，以期在社会中得到实施。

2025 年 3 月，产业技术综合研究所（产综研）先进功率电子学研究中心新功能器件团队的高级主任研究员梅泽仁、研究团队负责人牧野俊晴、研究中心副主任竹内大宣布，他们通过与本田技术研究所的共同研究合作，试制了 p 型金刚石 MOSFET，并首次成功验证了其安培级的高速开关操作。未来，该公司计划将该技术搭载于下一代移动动力装置中，并进行运行验证，以期在社会中得以实施。

被称为终极半导体的金刚石半导体，具有能够实现高能源效率等优异特性。因此，它在电动汽车、可再生能源等各个领域的应用备受期待。不过，要将金刚石用作半导体材料，存在晶体生长和加工困难的课题。此外，为了实现实用化，需要在处理安培级大电流的同时，能够实现高速的开关动作。

为了实现大电流化，研究团队使用了比以往尺寸更大的基板，并开发了能够实现并联工作的布线技术。具体而言，在半英寸尺寸的单晶金刚石基板上，利用氢终端的二维空穴载流子气，制作了多个 p 型功率 MOSFET，并进行布线以实现并联操作。

对试制的金刚石 MOSFET 的特性进行了评估。确认栅极宽度为 1020μm 的单个元件具有优异的工作特性，且同一基板上的元件以高良品率制作而成。

此外，对 314 个单个元件分别进行了源极、栅极、漏极电极的并联连接。以总栅极宽度达到约 32 厘米的方式进行连接，并使用双脉冲法对元件的开关速度进行了评估。结果显示，在驱动电流 2.5A 时，下降时间为 “19 纳秒”，上升时间为 “32 纳秒” 。