对于实现高速大容量信息通信的电子元件的解析～用于品质改善的先进手法～
“5G”时代不可或缺的电子元件GaN HEMT
作为以手机为代表的移动通信，日本运营商从2020年春季开始针对部分群体提供5G商用服务。其高速大容量、低延迟性与多连接性等特性，为生活和社会带来了巨大变化。而对于5G而言，可实现高速大功率与低耗电电气信号处理的晶体管这一电子元件不可或缺。住友电工集团从较早时期便着眼于信息通信的未来，并开始探讨全新电子元件。研发人员着眼于与普通硅相比具有优秀材料物性的GaN（氮化镓）这一材料，将之与HEMT（High Electron Mobility Transistor/高电子迁移率晶体管）相组合，最终开发出了兼具高速性和大功率的GaN HEMT。住友电工集团于2007年将其投入市场，随后被客户用于3G基站，得到了市场的高度评价。随后又针对4G、5G不断进化至今。在这样的进化中，解析研做出了极大贡献。
生产制造中出现的工艺损坏
解析研横滨研究部的主干斋藤吉广入职以来的16年间一直从事元件开发，运用其丰富经验进行各类解析。元件制造的课题之一便是品质参差不齐。因为经过众多工序后，元件特性会出现微妙变化。此外，关于GaN HEMT的制造流程，简而言之就是在电路板上通过外延生长（单晶按同一晶向生长的现象）技术，使GaN（氮化镓）及AlGaN（氮化铝镓）的单晶得以生长，最后附上电极。
“我们的工作之一，就是弄清导致品质参差不齐的原因。制造流程中，有多个工序可能造成作为材料的氮化镓受损。我们的任务就是弄清有哪些损伤。例如，对于氮（N）和镓（Ga）的所组成的化合物氮化镓，就需要评价并鉴定其构成偏差、GaN表面氧化、混入杂质和晶体结构紊乱等各种损伤。人们对GaN HEMT的特性给予厚望，而上述损伤会造成GaN HEMT的特性出现劣化，因此必须弄清其原因。基于其解析结果，在制造现场优化制造条件，最终改善并提升品质。除制造外，在提升产品特性的开发等工作中，解析技术也发挥了一定的作用。从原子级别解析晶体结构时，佐贺县鸟栖市九州同步加速器光研究中心内设置的专用同步辐射实验设施——住友电工BeamLine发挥了巨大的威力。它已成为住友电工与其它竞争企业形成差异化的要素之一。”（斋藤）
同步辐射与发光效应 积累多年的分析手法
斋藤所提到的“同步辐射”是指：用大型加速器产生非常强烈的人工射线，是一种用磁铁扭曲接近光速运动的电子的行进方向时所辐射出的细长且强烈的电磁波（X光）。将该波长极短的X光照射至材料上时，材料就会发出各种信号。通过解析这些信号，便可从原子级别上分析材料的结构和性质。由于同步辐射设施可使用高强度X光（为小型装置的1万倍～1亿倍），因此可实现极为细致的解析。住友电工最初使用的是位于兵库县的全世界最高性能同步辐射设施“SPring‐8”等的共用BeamLine，后来在佐贺县鸟栖市设置了公司内部专用BeamLine，并于2016年11月开始运行，可满足以元件为首的多种分析需求。横滨研究部的主查米村卓巳曾在入职后的一段时间内，参与同步辐射分析工作。为有效运用同步辐射，现在米村正在研究被称为“光致发光”的分析手法。
“用光（激光）照射物质或材料后，被激发的电子回归基态时会产生光线，而光致发光就是观测该光线的方法。产生的光线易被物质中的缺陷或杂质所影响，因此详细解析所获得的光谱，便可获得物质缺陷或杂质的相关信息。作为GaN HEMT工艺损坏的评价手法之一，可基于光致发光所示缺陷等相关信息，运用同步辐射和透射电子显微镜去弄清究竟是怎样的缺陷对产品特性造成了怎样的影响。开发这类解析与分析手法的重点在于——与制造团队紧密协作，预测几年后的产品课题，提前引入解决该课题所需的全新分析手法并开发分析技术。我坚信这样的举措就是开展优质制造业务的基础所在。”（米村）
开发制造成员和解析研的强强合作
住友电工Device Innovation公司负责开发制造GaN HEMT。在与该公司技术人员深入合作的基础上，斋藤和米村在不断推进相关对策。其中一名人员是品质保证部的西山伸也。包括即将产品化的产品在内，西山今后将负责确认、评价与保证待出货产品的品质。
“基于多年的知识技术积累，可以说GaN HEMT作为产品具有极高的完成度。但是在涉及多工序的工艺过程中会出现某些缺陷或问题。此时，解析研就成了我们强有力的后盾。我想客户能够长期信赖我们，很大程度上也是多亏了解析研的帮助。现在，在市场的支持下，我们正在高速地增产。我希望与解析研继续保持深入的合作关系，向市场提供高性能且高品质的GaN HEMT。”（西山）
现在，为应对5G所需的高频、高带宽，对GaN HEMT的精细化分析提出了更进一步的要求。要求其具备超越以往的大功率，同时为维持市场竞争力，还必须确保大批量量产与成本优势。解析研在实现GaN HEMT进一步优化发展中承担着重要作用。
