ZnO

　「開発の進ちょくが最も気になる材料」。大手デバイス・メーカーの技術者がこのように語る材料がある。透明でありながら半導体の特性を持つ酸化亜鉛（ZnO）である。

透明TFTや白色LED向けで期待高まる

　酸化チタン（TiO₂）や酸化インジウム（In₂O₃）など，「酸化物透明半導体」と呼ばれる同種の材料の中でも，ZnOへの注目度はとりわけ高い。多彩な用途で実用化できる見込みが出てきたためである（図1）。

　第1にフラットパネル・ディスプレイ（FPD）や太陽電池向け透明電極，第2にFPD駆動用の透明TFT，第3に白色LED向けの近紫外LEDである。透明電極では，原料のIn価格が高騰しているITO（Sn添加In2O3）を置き換え，コストを低減できる。透明TFTでは，光取り出し効率を高めてパネル輝度を向上できる。Si-TFTとは異なり可視光を吸収しないので，輝度低下の要因となる遮光膜を不要にできることによる。近紫外LEDでは「原理的に，GaN系青色LEDを発光効率でしのぐ」（ローム 研究開発本部 取締役 本部長の高須秀視氏）。量子効率が高い発光機構を利用するためである。

　これらの用途での実用化が見え始めた理由として，質の高い結晶成長技術と電気伝導の制御技術が確立し始めたことがある。透明電極向けでは，可視光に対する透過率が90％に近い透明性と，ITOに近い10⁻⁴Ωcm台の抵抗率を両立できるようになった。透明TFT向けでは，多結晶Si並みのキャリヤ移動度が得られるようになった。近紫外LED向けでは，従来は困難だったp型結晶の成長技術が確立され，発光に必要なpn接合の形成が可能になった。

図1　大手デバイス・メーカーが開発に着手
透明TFT向けでは，Ga₂O₃やIn₂O₃との融合材料の開発が盛んである。近紫外LEDは，pn接合からの発光のうち近紫外波長が材料に吸収される効果を，写真のケースでは抑制できていない。そのため青色発光している。そのほか，MRAM（magnetoresistive RAM）などの「スピントロニクス素子」への応用が検討され始めた。磁性元素を添加し，キャリヤのスピンの向きがそろった強磁性半導体にする試みである。表は取材を基に本誌が作成。写真は一番上が東京電波，そのほかが東北大学の川崎雅司氏のデータ。