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電力素子、電力制御機器、電力素子の製造方法

国内特許コード P150012108
掲載日 2015年6月29日
出願番号 特願2013-047025
公開番号 特開2014-060377
出願日 平成25年3月8日(2013.3.8)
公開日 平成26年4月3日(2014.4.3)
優先権データ
  • 特願2012-185180 (2012.8.24) JP
発明者
  • 平岩 篤
  • 川原田 洋
  • 大長 央
  • 齊藤 達也
出願人
  • 学校法人早稲田大学
発明の名称 電力素子、電力制御機器、電力素子の製造方法
発明の概要 【課題】安定して動作するダイヤモンド半導体を用いた電力素子、電力制御機器、電力素子の製造方法を提供する。
【解決手段】電力素子50Aは、ダイヤモンド基板1の一面に形成されたC-H結合からなる水素化層7と、前記水素化層7上に形成された保護膜12Aとを備え、前記保護膜12Aは、前記C-H結合と吸熱反応をする反応種を用い、200℃以上において形成したことを特徴とする。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



地球は太陽からの熱を宇宙に放出することによって気温を一定に保っている。ところが、石油や天然ガスなどのエネルギーを消費する人間の活動によって温室効果ガスが増えたために、地球は熱を吸収しやすくなり、気温が少しずつ高くなってきている。これを地球温暖化という。この地球温暖化は、化石燃料から排出されるCOが増加したことが原因といわれている。したがって、エネルギー消費効率を向上しCOの排出量を減らすことが、地球温暖化を防止する上で重要な課題の一つといえる。





エネルギー消費量は、電気機器の電力制御に不可欠な電力素子の高性能化、具体的には低損失化によって大幅に削減することができる。電力素子は、バンドギャップが大きい半導体を用いて形成した方が、シリコン素子よりも優れた高耐圧性及び低損失性を得ることができる。





バンドギャップが大きい半導体の一つであるダイヤモンド半導体は、表面を水素化することにより誘起された導電層が、電界効果トランジスタ(FET)動作に必要な高い導電性を有するという特長を有しており、将来の高効率電力素子への応用が期待されている(例えば、非特許文献1及び非特許文献2)。

産業上の利用分野



本発明は、電力素子、電力制御機器、電力素子の製造方法に関し、特にダイヤモンド半導体を用いた電力素子に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
ダイヤモンド基板の少なくとも一面に形成されたC-H結合を有する水素化層と、
前記水素化層上に形成された保護膜とを備え、前記保護膜の少なくとも一部は、前記C-H結合と吸熱反応をする反応種を用い、200℃以上において形成したことを特徴とする電力素子。

【請求項2】
前記保護膜を形成するに際して、大気より酸素分圧の低い状態で反応室内に前記ダイヤモンド基板が導入されることを特徴とする請求項1記載の電力素子。

【請求項3】
前記保護膜は、前記C-H結合と吸熱反応をする反応種を用い、200℃以上において形成した後、さらに前記C-H結合と発熱反応をする反応種を用いて形成したことを特徴とする請求項1又は2記載の電力素子。

【請求項4】
前記保護膜は、さらに熱処理をされていることを特徴とする請求項1又は2記載の電力素子。

【請求項5】
前記熱処理は、前記C-H結合と発熱反応をする反応種の雰囲気中で行われていることを特徴とする請求項4記載の電力素子。

【請求項6】
前記保護膜は、酸化アルミニウム又は窒化アルミニウムで形成されていることを特徴とする請求項1~5のいずれか1項記載の電力素子。

【請求項7】
ノーマリオフであることを特徴とする請求項1~6のいずれか1項記載の電力素子。

【請求項8】
350℃、1時間あるいはこれと等価の条件で加熱した後において前記水素化層直下に導電層が存在していることを特徴とする請求項1~7のいずれか1項記載の電力素子。

【請求項9】
請求項1~8のいずれか1項に記載の電力素子を備えたことを特徴とする電力制御機器。

【請求項10】
ダイヤモンド基板の少なくとも一面に形成されたC-H結合を有する水素化層を形成する工程と、前記水素化層上に保護膜を形成する工程とを備え、前記保護膜を形成する工程は、前記C-H結合と吸熱反応をする反応種を用い、200℃以上において前記保護膜を形成する工程を少なくともその一部として含むことを特徴とする電力素子の製造方法。

【請求項11】
前記保護膜を形成する工程は、大気より酸素分圧の低い状態で反応室内に前記ダイヤモンド基板を導入して行うことを特徴とする請求項10記載の電力素子の製造方法。

【請求項12】
前記保護膜を形成する工程は、前記C-H結合と吸熱反応をする反応種を用い、200℃以上において形成した後、さらに前記C-H結合と発熱反応をする反応種を用いて前記保護膜を形成することを特徴とする請求項10又は11記載の電力素子の製造方法。

【請求項13】
前記保護膜を形成する工程は、さらに熱処理をすることを特徴とする請求項10又は11記載の電力素子の製造方法。

【請求項14】
前記熱処理は、前記C-H結合と発熱反応をする反応種の雰囲気中で行うことを特徴とする請求項13記載の電力素子の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 公開
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