ダイヤモンド半導体

(diamond semiconductor)
人工ダイヤモンド(合成ダイヤモンド)を使った半導体。パワー半導体として普及し始めたSiC(炭化ケイ素)やGaN(窒化ガリウム)、UWBG(酸化ガリウム)に比べて、放熱性、耐電圧性が優れているため、次の世代のパワーデバイスとして実用化が進められている。ダイヤモンドは炭素原子が強固に結合しているため、放射線を浴びても現在主流の半導体(シリコン)のように損傷することがないので、人口衛星などへの採用も期待されている。宇宙空間では石(ソリッドステート)ではなくいまだに球(真空管)を使っているので、ダイヤモンド半導体によって小型化、省エネ化が実現する。小型で大電力を扱えることだけでなく、発熱量が少ないので処理速度を高速化できる。Beyond 5Gや6Gでのダイヤモンド半導体の導入も視野に入っている。
シリコンに代わる材料(元素)として人工ダイヤモンド(炭素)を使った半導体は米国と日本で研究されてきた。特に日本は1990年代からメーカや大学などで研究されてきた。ダイヤモンドはそのままでは絶縁体で、他の物質を混ぜないと半導体にはならないが、どんな分子を吸着させると良いかわからなかった。ダイヤモンドを空気中に晒しておくと電気が流れることが知られていた(特に朝と夕方に顕著だった)。その理由は自動車などの排気ガス(二酸化窒素)であることが近年、佐賀大学の研究で明らかになった。また、ダイヤモンドの基板は大変小さいサイズだったが、4mm角の基板作成に成功し、二酸化窒素を吸着させて半導体を作り、従来より大きな電流を流すことに成功した。成果は論文として世界中に知られ、ダイヤモンド半導体の実用化が前進した。まだ課題はあるが、数年後には実用化できる見込みも示されている。
ダイヤモンド半導体は従来のシリコンのものより、理論的には約20倍の電流が流せるといわれているため、SiCなどより性能が良い。(現在は)中国ではなく日本がリードしている半導体の分野である。別名:ダイヤ半導体とも呼称される。