住友電工は11月17日、新規結晶技術を用い、従来比で2倍となる高出力密度を実現した窒化ガリウムトランジスタ(GaN HEMT)を開発したと発表した。これによって、ポスト5G（第5世代移動通信）基地局向け増幅器の小型化と高性能化が可能となる。

基地局の中核となる高周波増幅器は、さらなる小型化・高出力化が求められており、4G以降、増幅器には、低消費電力性に優れるGaN HEMTの利用が急速に進んでいる。しかし、既存技術では高出力化への限界が近づいており、抜本的な特性改善につながる新技術が期待されていた。同社はNEDO（新エネルギー・産業技術総合開発機構）が進める「ポスト5G情報通信システム基盤強化研究開発事業」を受託し、2020年度より高出力増幅器の開発に取り組んできた。その一環として、新規結晶技術を用いたGaN HEMTの開発を進めてきた。

従来、GaN HEMTにはGa極性が広く用いられてきたが、N極性は、素子設計の自由度が高く、二次元電子濃度の上昇が容易なため、GaN HEMTのさらなる高周波化・高出力化を実現する技術として注目されている。しかし、N極性のGaN結晶は、ヒロックと呼ばれる結晶欠陥が生じやすいことや高品質なゲート絶縁膜の開発が必要ということが、実用化の障壁となっていた。

同社ではヒロックのない高品質なN極性結晶を実現し、電子を供給するバリア層などの最適化を進めて250オームパースクエア（Ω/□）と極めて低いシート抵抗を持つ結晶成長を実現した。また、n⁺ GaN形成技術を開発し、オーミック電極の接触抵抗を0.13オームミリメートル（Ω・mm）に抑えることに成功した。さらにハフニウム（Hf）系のゲート絶縁膜の高品質化技術と組み合わせたことで、GaN HEMTの電流値増大により出力密度を飛躍的に向上させた。こうして開発された新たなGaN HEMTの電流電圧特性は従来のGa特性を大きく上回る2A/mmを超える最大電流で60V以上の耐圧を達成し、大電流と高耐圧を両立させた。また、高周波特性は測定周波数28GHzにおいて、最大出力29.8dBmが得られた。これはトランジスタのゲート幅換算だと12.8W/mmの最大出力密度になるという。

同社は今後、新たなGaN HEMTの基地局向け増幅器への実装に向け、NEDOと共同で新規結晶やゲート絶縁膜の信頼性向上および広帯域増幅器の技術開発を進めていくとしている。