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POWER ELEMENT, POWER CONTROL APPARATUS, AND PROCESS OF MANUFACTURING POWER ELEMENT

Patent code P150012108
Posted date Jun 29, 2015
Application number P2013-047025
Publication number P2014-060377A
Patent number P6218062
Date of filing Mar 8, 2013
Date of publication of application Apr 3, 2014
Date of registration Oct 6, 2017
Priority data
  • P2012-185180 (Aug 24, 2012) JP
Inventor
  • (In Japanese)平岩 篤
  • (In Japanese)川原田 洋
  • (In Japanese)大長 央
  • (In Japanese)齊藤 達也
Applicant
  • (In Japanese)学校法人早稲田大学
Title POWER ELEMENT, POWER CONTROL APPARATUS, AND PROCESS OF MANUFACTURING POWER ELEMENT
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power element using a diamond semiconductor that operates stably, a power control apparatus, and a process of manufacturing a power element.
SOLUTION: A power element 50A includes a hydrogenation layer 7 composed of a C-H bond formed on a whole surface of a diamond substrate 1 and a protective layer 12A formed on the hydrogenation layer 7. The protective layer 12A is formed at temperature of 200°C or over using a reactive species having the C-H bond and an endothermic reaction.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

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CO2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CO2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)。

Field of industrial application (In Japanese)

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。

Scope of claims (In Japanese)
【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、
前記水素化層の上面に接するように形成された、酸化アルミニウムからなる保護膜とを備えた電力素子であって、
350℃、1時間あるいはこれと等価の条件で加熱した加速試験後において、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電力素子。

【請求項2】
 
請求項1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3】
 
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、前記水素化層の上面に接するように、酸化アルミニウムからなる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電力素子の製造方法。

【請求項4】
 
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3記載の電力素子の製造方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2013047025thum.jpg
State of application right Registered
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