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Orbray株式会社が開発した新型ダイヤモンド基板技術

最近、Orbray株式会社は、ダイヤモンド半導体材料の大面積化に関する新しい技術を発表しました。特に注目すべきは、30mm角の高品質・高純度なダイヤモンドの自立基板を成功裏に作製したことです。この成果は、特に次世代パワー半導体デバイスや量子センサーの材料研究において重要な意味を持ちます。

研究の概要

この研究は、東京都足立区に本社を置くOrbray株式会社によって実施されました。著名な応用物理学の国際学術誌「Applied Physics Express」に論文を発表することで、その成果を広く認知されることが期待されています。

論文名は「Freestanding 30 mm square {111} twin-free heteroepitaxial diamonds grown on highly-misoriented {0001} sapphire substrates」で、30mm角のダイヤモンド基板の製造プロセスとその特性について詳述されています。具体的には、サファイア基板上にイリジウムバッファ層を形成し、マイクロ波プラズマCVD法でダイヤモンドを成長させました。

技術の進展

Orbrayは、(111)ダイヤモンド基板としては世界最大の20mm角の基板製作に成功していますが、今回の研究によりさらに大きな30mm角を実現しました。この大きさの基板は、結晶の品質向上にも寄与し、高純度な単結晶環境が得られます。また、従来は避けられなかった結晶欠陥、特にツイン（双晶）の発生を抑制するための技術的な条件も解明されたことで、さらなる応用が期待されます。

結晶成長のメカニズム

この研究の鍵は、特定の傾斜方向を持つサファイア基板の使用です。これにより、ダイヤモンド結晶の成長を制御し、双晶の形成を最小限に抑えることができました。その結果、全体にわたる単結晶構造がX線回折測定によって確認されました。この特性は、次世代半導体素材としてのダイヤモンドにとって非常に重要です。

ダイヤモンドの特性

ダイヤモンドは高い耐電圧と極めて優れた熱伝導性を有するため、次世代のパワー半導体材料として注目されています。特に(111)面ダイヤモンドは、量子デバイスにおいてスピン整列が容易であるため、特に重要です。しかし、このダイヤモンドに関しては、双晶が生じやすく、広大な基板の作製が難しいという課題がありました。

今後の展開と期待

Orbrayの新しい(111)ダイヤモンド基板作製技術の成果は、次世代のパワー半導体や高感度量子センサー、さらには極限環境用電子デバイスへの応用が期待されています。今後は、更なる大面積化、品質向上、及びデバイス応用に向けたドーピング基板の研究を進めて行く計画です。

Orbray株式会社は1953年に設立以来、宝石の加工技術を駆使し、多様な製品を生み出してきました。現在も、高度な技術を取り入れた製品開発に注力しています。未来の半導体業界を見据えたこの技術開発から、今後も目が離せません。

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