Patentix株式会社、画期的なFZ法によるr-GeO₂バルク結晶育成に成功

Patentix株式会社、FZ法によるr-GeO₂バルク結晶の育成

2025年10月31日、Patentix株式会社が浮遊帯域溶融法（FZ法）を用いて、ルチル型二酸化ゲルマニウム（r-GeO₂）バルク結晶の育成に成功したことを発表しました。これは、世界初の快挙とされています。この新たな技術は、次世代の高性能パワー半導体デバイスの実現に向けて、大きな期待が寄せられています。

r-GeO₂の特性とその重要性

r-GeO₂は、炭化ケイ素(SiC)や窒化ガリウム(GaN)と比べて、さらに大きなバンドギャップを持つ材料で、4.68 eVの広帯域ギャップを特徴としています。この特性により、p型とn型の導電性の制御が可能で、高耐圧・高出力・高効率なパワー半導体デバイスの開発に繋がると言われています。しかし、その利用には、高品質のバルク基板が必要不可欠です。

以前報告されたFlux法によるr-GeO₂バルク結晶のサイズは約15×2.5×2.5 mmでしたが、次世代デバイス実現に向けて、より大きく、より高品質なバルク結晶が求められています。

FZ法による結晶育成の成果

Patentix株式会社は、従来のFlux法で得たr-GeO₂バルク結晶を種結晶として使用し、FZ法により新たにr-GeO₂の晶体育成に成功しました。育成された結晶は約5mmの大きさを持ち、側面にファセット面が形成されていることが確認されています。これが示すのは、高い結晶性の証拠です。

X線回折測定を行ったところ、ファセット面はr-GeO₂の(110)面であることが確認され、また粉末化した結晶からはr-GeO₂の結晶ピークだけでなく、ルチル型とは異なる相のトライゴナル型GeO₂のピークも観測されました。このことから、育成された結晶にはルチル型以外の成分も含まれていることが分かります。

今後の研究開発

今回の成功を受けて、Patentix株式会社はr-GeO₂の更なる大型化と高品質化を目指して研究開発を続けます。特に、純粋なルチル型GeO₂から成る単結晶の実現を目指しており、早期にハーフインチサイズのr-GeO₂バルク基板を開発することが目標です。

この新しい基板技術とミニマルファブシステムを活用することで、従来の半導体材料では達成できなかった超高性能のパワーデバイスの実現に貢献することが期待されています。Patentixの努力によって、今後の半導体技術の進化がどのように進むのか、その動向に注目が集まります。

この研究成果は、今後の科学技術や産業界に多大な影響を与えることが予想され、次世代半導体材料としてのポテンシャルを持つr-GeO₂のさらなる開発に期待が高まります。