15年間誤伝されてきたSiC欠陥の光波長、459nmに修正される
SiC(炭化ケイ素)パワー半導体の欠陥が発する光の波長は、424nmではなく459nmであることが明らかになった。約15年間通用してきた数値が原子レベルの分析によって訂正されたものである。波長は欠陥が放つ光の位置を示す数値であり、これを正確に把握しなければ欠陥を見つけ出すことができない。韓国電気研究院(KERI)次世代半導体研究センターの羅文慶博士チームは、忠南大学校洪順九教授チーム、ホリバエステックコリア、SKシルトロンとの共同研究を通じてこの事実を解明した。
SiCパワー半導体は高温・高圧環境でも安定して動作するため、電気自動車、新再生可能エネルギー設備、電力変換システムなどに広く使用されている。製造過程で原子配列がずれる積層欠陥は性能を低下させるため、欠陥を正確に検出する技術が核心となる。
研究チームは、市販ウェハー207枚から取得した約10万件の欠陥データを分析した。光によって欠陥の位置を確認した後、ナノ単位で試料を加工し、ナノ試料176個を原子分解能走査透過電子顕微鏡で観察した。さらにスーパーコンピューターを活用した密度汎関数理論の計算を併行して結果を相互検証し、実際の発光波長が459nmであるという結論に達した。今回の研究は、発光特性と実際の原子配列を直接結び付けることで、従来の欠陥判別情報の誤りを解明したものである。
研究成果は材料科学分野の主要国際学術誌「Acta Materialia」に掲載された。審査員からの修正要求なしに、原稿のままで掲載承認を受けた。
羅文慶責任研究員は、この成果が認められ、日本のホリバが主催する「2026 堀場雅夫賞」で奨励表彰を受賞した。2004年の表彰開始以来、国内研究機関所属の研究者が受賞するのは今回が初めてである。羅文慶責任研究員は「光のシグナルと実際の原子構造を直接結び付け、長年通用してきた判別基準の誤りを訂正した点に大きな意義がある」とし、「今後も分析技術を高度化し、国内パワー半導体産業の品質競争力向上に貢献していきたい」と述べた。
今回の研究は、産業通商資源部「化合物パワー半導体高度化技術開発事業」の支援により実施された。
