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　三菱電機株式会社は2026年11月9日に、窒化ガリウム（GaN）基板上にGaNの結晶層を形成した高周波トランジスタで、周波数分散の影響を解明し、その発生を大幅に抑えられることを実証したと発表した。周波数分散は、動作する周波数によって電流値などが変わる現象だ。同社は、GaN基板を使うトランジスタにおける結晶欠陥と周波数分散の関係を明らかにしたのは世界初としている。高周波機器に使うトランジスタの動作を安定させ、従来必要だった複雑なデジタル補正回路の簡素化につなげる。研究成果は11月8～13日に熊本城ホールで開催される「International Workshop on Nitride Semiconductors 2026」で発表する予定だ。今回の結果は、GaN基板上に同じ材料の結晶層を形成した素子を、従来のSiC基板を用いた構造と比較して得たものだ。

　GaNトランジスタは、高い出力と効率が求められる産業用マイクロ波加熱システム、5G・6G基地局、レーダーなどに使われる。同社によると、従来は熱を逃がしやすい炭化ケイ素（SiC）の基板上にGaNの結晶層を成膜する方法が主流だった。基板とその上に形成する層の材料が異なるため、成膜の際に結晶欠陥が生じる。欠陥は高周波動作時の電子の動きに影響し、周波数によって電流値が変わる要因になっていた。その変動を補うためにデジタル回路を用いた補正が必要だったという。三菱電機は今回、基板そのものにもGaNを使い、GaN基板とSiC基板の上にそれぞれ形成したGaNの結晶層を比較した。異なる基板上での結晶性と電気的な特性を調べ、周波数分散の違いを評価した。比較の対象は高周波で動作するトランジスタであり、同社は材料の組み合わせが電流の変動に与える影響を確認した。結晶の状態と電流の変化を合わせて調べることで、補正回路を必要とする要因を分析した。

　研究は、同社が2024年から参加する環境省の「革新的な省CO2実現のための部材や素材の社会実装・普及展開加速化事業」の一環として進めた。結晶欠陥が電気的な刺激にどう応答するかを取り入れた新しい回路解析手法を使い、デバイスの特性を評価した。SiC基板上にGaNを形成した場合に生じる欠陥が、周波数分散にどう影響するかを調べた結果、GaN基板上では結晶性が改善し、周波数による電流の変動を大きく抑えられることを確認した。同社はGaN基板を用いたトランジスタで平坦な周波数特性が得られたとしている。これにより、従来の補正回路を簡素化し、回路設計と消費電力の改善につなげる考えだ。世界初との説明は、同社が2026年10月26日時点で関連論文156件を確認した結果に基づく。検索にはGaN基板やGaNウエハー、GaN基板上の高電子移動度トランジスタに関する語を用いた。発表では、GaN基板上で結晶性が改善する点を電気的な測定でも確かめたとしている。

　三菱電機は、今回の成果を用いてGaNトランジスタの出力と効率をさらに高める開発を進める。用途として、廃プラスチックを化学原料に戻すケミカルリサイクルで利用される産業用マイクロ波加熱システム、高周波通信機器、レーダーシステムを挙げている。基地局を含む高周波機器では、GaNトランジスタの動作を安定させることにより、補正回路の構成を変えられるとしている。同社は今回の解析と比較評価を通じて、GaN基板の高周波デバイスへの利用可能性を示した。環境省の委託事業では、高効率のGaN系トランジスタに関する技術開発を進めている。三菱電機は、GaN基板を用いた今回の素子について、高周波機器の小型化、高性能化、省電力化に役立てる方針だ。今後は開発成果を各種システムに展開することを検討し、2030年ごろの社会実装を目指す。

参考URL：https://www.mitsubishielectric.co.jp/ja/pr/2026/1109_rd/