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次世代パワー半導体
−省エネルギー社会に向けたデバイス開発の最前線−
[コードNo.09NTS235]

■体裁/ B5判・400頁
■発行/ 2009年 10月 2日
(株)エヌ・ティー・エス
■定価/ 50,760円(税込価格)
■ISBNコード/ 978-4-86043-262-1
 
★ポストSiのSiC、GaN、ダイヤモンド半導体の材料研究、パワーデバイスの開発事例を解説。
★次世代パワーデバイスの市場動向、各産業界への応用展望を紹介。

執筆者 計57名

奥村元(独)産業技術総合研究所
松波弘之(独)科学技術振興機構
大谷昇関西学院大学
土田秀一(財)電力中央研究所
伊藤雅彦(財)電力中央研究所
江龍修名古屋工業大学大学院
佐野泰久大阪大学大学院
山村和也大阪大学大学院
山内和人大阪大学大学院
一色俊之京都工芸繊維大学大学院
守本純防衛省防衛大学校
江川孝志名古屋工業大学
森勇介大阪大学大学院
北岡康夫大阪大学大学院
川村史朗(独)物質・材料研究機構
今出完大阪大学大学院
吉村政志大阪大学大学院
佐々木孝友大阪大学
石川博康芝浦工業大学
徳田豊愛知工業大学
鷹野致和明星大学
田沼伸久明星大学
藤森直治(独)産業技術総合研究所
茶谷原昭義(独)産業技術総合研究所
杢野由明(独)産業技術総合研究所
伊藤利道大阪大学大学院
村松康司兵庫県立大学大学院
福田憲司(独)産業技術総合研究所
中野佑紀ローム(株)
三浦峰生ローム(株)
川本典明ローム(株)
大塚拓一ローム(株)
奥村啓樹ローム(株)
中村孝ローム(株)
小杉亮治(独)産業技術総合研究所
原田信介(独)産業技術総合研究所
八尾勉(独)産業技術総合研究所
天野浩名城大学
石田秀俊パナソニック(株) セミコンダクター社
野村剛彦古河電気工業(株)
鹿田真一(独)産業技術総合研究所
平間一行早稲田大学
川原田洋早稲田大学
梅沢仁(独)産業技術総合研究所
于強横浜国立大学大学院
安澤貴志横浜国立大学大学院
山際正憲横浜国立大学大学院
南川明アイサプライ・ジャパン(株)
廣瀬圭一NTTファシリティーズ(株)
山田健二(株)安川電機
葛巻淳彦(株)東芝
高崎昌洋(財)電力中央研究所
日比宏基三菱重工業(株)
清水肇(財)新機能素子研究開発協会
山田朋幸(財)新機能素子研究開発協会
渡井久男(財)新機能素子研究開発協会
水野紘一(独)新エネルギー・産業技術総合開発機構

構成および内容

序論 次世代パワー半導体の技術戦略と実用化に向けた展望

1はじめに
221世紀社会におけるエレクトロニクスの多様化
3パワーエレクトロニクスの重要性
4システム応用からのワイドギャップ半導体パワーデバイスへの要求
5パワーデバイス開発の現状と今後の課題
6今後のパワーエレクトロニクス革新への展望
7まとめ

【第1編 次世代パワー半導体の研究開発動向】

第1章SiCパワー半導体
総説SiCパワー半導体開発の現状と課題
1SiCパワー半導体への期待
2パワー半導体SiC開発の歴史
3SiC開発のブレークスルー─ステップ制御エピタキシー
4SiCパワーデバイス実用化への道
5SiCパワー半導体開発の現状と課題
6将来展望
第1節結晶加工・プロセス技術
1.1結晶成長技術
 1大口径・高品質SiCバルク単結晶の製造技術開発
  1はじめに
  2種付き昇華再結晶法によるSiCのバルク単結晶成長
  3種付き昇華再結晶法以外のSiCのバルク単結晶成長方法
  4SiCバルク単結晶の電気特性制御
  5SiC単結晶中の結晶欠陥
  6おわりに
 2高速4H─SiCエピタキシャル成長技術の開発
  1はじめに
  2縦型SiCエピタキシャル成長装置、実験方法
  3高速成膜
  4大面積均一性
  5膜質評価
  6まとめと今後の課題
1.2デバイス作製のプロセス技術
 1SiC単結晶の高精度基板加工技術の開発
  1はじめに
  2基板加工の流れ
  3粗加工
  4CMP加工
  5まとめ
 2PCVMを用いたSiC基板の薄化
  1はじめに
  2PCVMの概念
  3PCVMによるSiCの基本加工特性
  4PCVMによるSiC基板の薄化
  5まとめと今後の展望
第2節評価技術
2.1電子顕微鏡による欠陥微細構造評価
 1はじめに
 2透過型電子顕微鏡法による非c面成長結晶中の欠陥微細構造観察
 3高分解能透過型電子顕微鏡法による6H─SiC中のグラファイト偏析粒子解析
 4極微細エッチピット/走査型電子顕微鏡による転位微細構造観察
 5おわりに
2.2光学的アプローチによる6H─SiC単結晶中の欠陥評価
 1はじめに
 2光学的アプローチ
 3構造特性評価
 4光学特性評価
 5まとめ
第2章GaNパワー半導体
総説GaNパワー半導体開発の現状と課題
1はじめに
2ワイドバンドギャップ半導体と性能指数
3GaNの現状と課題
4まとめ
第1節結晶加工・プロセス技術
1.1NaフラックスLPE法による高品質GaN結晶育成技術
 1はじめに
 2Naフラックス法における結晶核発生制御技術
 3溶液撹拌による溶液状態制御技術
 4まとめと今後の展望
1.2MOCVD法によるSi(110)基板上へのGaNの成長
 1はじめに
 2実験について
 3実験結果と考察
 4おわりに
第2節評価技術
2.1GaN自立基板上GaNのトラップ評価
 1はじめに
 2n GaNショットキーダイオードによるトラップ評価
 3GaN pnダイオードによるトラップ評価
 4GaN MOS構造によるトラップ評価
 5おわりに
2.2GaNヘテロ接合のノイズスペクトロスコピー
 1はじめに
 2評価方法
 3GaNヘテロ接合の1/fゆらぎ
 4GaNヘテロ接合のGRゆらぎ、RTSゆらぎ
 5GaNのデバイスプロセス評価
 6GaN HFET発振器の周波数ゆらぎ評価
 7まとめ
第3章ダイヤモンドパワー半導体
総説ダイヤモンドパワー半導体開発の現状と課題─ダイヤモンド関連技術現況と応用状況を中心に─
1はじめに
2ダイヤモンドの特性
3ダイヤモンドの種類
4ダイヤモンドを使うための技術
5ダイヤモンドの素材状況
6おわりに
第1節結晶加工・プロセス技術
11種結晶から直接薄板状のダイヤモンド単結晶の製造技術の開発
 1はじめに
 2プラズマCVD法による単結晶ダイヤモンドバルク合成
 3板状ダイヤモンドの合成方法
 4おわりに
1.2高出力マイクロ波プラズマCVD法を用いた高品質ダイヤモンド薄膜の合成
 1はじめに
 2高圧合成(001)基板上の高品質ダイヤモンド薄膜合成
 3(001)微斜面基板における高品質膜の成長
 4高品質ダイヤモンド自立膜の作製
 5おわりに
第2節評価技術─放射光軟X線分光法によるホウ素注入ダイヤモンドのバンドギャップ観察─
1はじめに
2ホウ素注入ダイヤモンドの軟X線発光・吸収測定
3軟X線スペクトルと分子軌道法による解析
4まとめ

【第2編 パワーデバイス開発の最前線】

第1章SiCパワーデバイスの研究開発
総説SiCパワーデバイス技術開発の現状と展望
1はじめに
2SiCパワーデバイスの製造プロセスの現状と問題点
3SiCパワーデバイスの現状
4SiCパワーデバイスの応用例
5おわりに
第1節高性能4H─SiC SBD、MOSFETの開発と高温動作SiC IPM
14H─SiC SBD
2SiC MOSFET
34H─SiCトレンチMOSFET
4SiC IPM
5まとめ
第2節4H─SiC(0001)面上に作製した高チャネル移動度を有するSiC─DMOSFETの開発
1研究背景
2実験方法
3結果と考察
4まとめ
第2章GaNパワーデバイスの研究開発
総説GaNパワーデバイス技術開発の現状と展望
1はじめに
2GaNパワーデバイスの必要性
3ノーマリーオフ型FETの現状
第1節GaNナチュラルスーパージャンクションダイオードの開発
1はじめに
2耐圧モデル(ナチュラルスーパージャンクション)の提案
3デバイスシミュレーションによる検証
4デュアルリセス型ダイオードによる検証
5まとめ
第2節GaNパワーデバイスMOSFET・HFETの開発と高性能化
1はじめに
2AlGaN/GaN HFETの開発動向の概要
3Si基板上GaNエピウエハを用いたAlGaN/GaN HFETの特性
4GaN MOSFETの開発動向
5まとめ
第3章ダイヤモンドパワーデバイスの研究開発
総説ダイヤモンドパワーデバイス技術開発の現状と展望
1はじめに
2ダイヤモンドの特徴
3材料開発の現状と展望
4デバイス開発の現状と展望
第1節高周波高出力ダイヤモンドMOSFETの開発
1はじめに
2水素終端表面に作製したダイヤモンドFET
3ダイヤモンドMOSFETのデバイス動作
4まとめ
第2節冷却フリーパワーデバイスに向けた高温動作ダイオード整流素子の開発
1はじめに
2パワーデバイス応用としての性能予測と高温での低損失化
3広い障壁高さ選択性によるリーク低減と低損失化
4高温安定なダイヤモンド/ショットキー電極界面
5今後の展開
6まとめ
第4章パワーデバイスの実装技術の研究動向
1はじめに
2実装技術の現状
3パワーデバイスの信頼性評価試験
4パワーデバイスの信頼性評価解析
5これからの課題
6おわりに

【第3編 次世代パワーデバイスの本格導入を見据えた各界の動向】

第1章省エネ革命の主要デバイスとして注目される次世代パワー半導体
1地球規模での省エネが求められている
2Siのパワー半導体からSiCやGaN
3次世代パワー半導体市場動向
4おわりに
第2章パワーデバイス技術革新がもたらす産業界へのインパクト
第1節データセンタのグリーン化に向けたパワー半導体への期待
1はじめに
2データセンタの概要と構成、および課題
3ICTシステム分野の省エネルギー・高効率化施策
4まとめ
第2節産業用モータドライブの高性能化
1モータドライブ技術とその歴史
2インバータにおけるパワーデバイスの貢献と弊害
3次世代パワーデバイスへの期待
4おわりに
第3節SiCを用いた太陽光発電用インバータの開発
1はじめに
2SiCパワーデバイスの利点
3SiCダイオードを適用した太陽光発電用インバータ
4開発インバータの性能評価
5実用化の課題と今後の展望
第4節原子力発電プラントにおける高耐熱性・高耐放射線性が両立可能な半導体回路への期待
1はじめに
2計測制御設備の概要
3革新的半導体回路への期待
4まとめ
第3章次世代パワーデバイスブレークスルーのためのプロジェクト
第1節グリーンITとグリーンパワエレ技術
1はじめに
2次世代パワーエレクトロニクスの展開と役割─社会・情報・エネルギーの接点─
3「グリーンパワエレ技術」─COCNのSiC半導体による次世代パワーエレクトロニクスへの提言─
4おわりに
第2節「窒化物半導体を用いた低消費電力型高周波デバイスの開発」プロジェクトの概要
1はじめに
2プロジェクトの背景
3プロジェクト推進方針と研究開発項目
4研究開発目標と成果の概要
5まとめ



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