耐圧kV級GaN光伝導型スイッチの動作実証に成功 ―再生可能エネルギーにおける電力変換用途に期待―

東京大学と三菱ケミカルの研究グループは、耐圧kV級のGaN光伝導型スイッチ（PCSS）の動作実証に成功した。成果はISPSD 2026で発表予定である。研究では、Mn添加半絶縁性GaNバルク基板にSiイオン注入を施し、局所的なn型領域とオーミック接触を形成した構造を採用した。紫外光照射により明瞭な光電流が得られ、光キャリアのドリフト輸送によって動作することを確認した。さらに、Fe/C共添加GaN基板を用いた素子と比較して約40倍大きな光電流を達成し、Mn添加GaNの優位性を示した。オフ時には低リーク電流を維持し、最大2.4kVの耐圧を実証した。GaN PCSSは電気的ゲートを必要としないため、本質的に電磁干渉（EMI）が少なく、高速・高耐圧スイッチングが可能である。成果は、風力発電やメガソーラーなど再生可能エネルギー向け高効率電力変換技術への応用が期待される。今後はオン電流増大や表面構造最適化によるさらなる高耐圧化、高速スイッチング特性向上を目指す。