トポロジー最適化を用いた縦型GaNパワーデバイスの構造設計技術

• 研究課題/領域番号: 24K07597
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連
• 研究機関: 大同大学
• 研究代表者: 服部 佳晋 大同大学, 工学部, 教授 (50394581)
• 研究分担者: 加地 徹 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 特任教授 (30394422) ; 野村 勝也 関西学院大学, 工学部, 専任講師 (30581425)
• 研究期間 (年度): 2024-04-01 – 2027-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2026年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2025年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2024年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: パワー半導体 / トポロジー最適化 / 窒化ガリウム / 構造設計

研究開始時の研究の概要

パワーエレクトロニクス機器の省エネルギー化に大きく貢献できる縦型GaNパワーデバイスの開発が望まれている。その高いポテンシャルを生かす課題の一つに、材料特性を考慮した構造設計がある。従来の構造設計では、設計者が基本構造を考え、次に目標性能を満たすように様々な構造パラメータをシミュレーションを用い、試行錯誤して最適化されてきた。本研究では、トポロジー最適化を縦型GaNパワーデバイスの周辺部の構造設計に応用する。高い設計自由度をもち、かつプロセスばらつきに対するロバスト性も考慮した最適構造を導出する方法を提案する。また、導出したデバイス構造を実際に試作し、提案方法の有効性を実験的に検証する。