NEDO发布了基于GaN类半导体的高频元件的相关研究开发项目——“基于氮化物半导体的节能型高频元件的开发”的成果。其中具有代表性的，是利用26GHz频带连续工作时功率为20.7W的放大器，以及利用5GHz频带连续工作时功率为208W的放大器。在两个频带均达到了全球最高水平。放大器使用的高频元件均为AlGaN/GaN类HEMT。  

    按照设想，26GHz频带用放大器可应用于大厦间的无线通信，5GHz频带用放大器可应用于第4代手机基站。大厦间无线通信需要在26GHz频带实现20W左右的功率，第4代手机基站需要在5GHz频带实现100～200W的功率。因此，该项目把利用6GHz频带获得功率20W、利用5GHz频带获得200W功率定为了目标。  

    使用此次开发的放大器时，利用26GHz频带的无线通信，能够在相隔数km的大厦之间实现1G～10Gbps的数据传送速度。第4代手机基站利用5GHz频带用放大器能够获得10M～1Gbps的数据传送速度，实现小型且节能的基站。  

    目前，此类用途使用的是GaAs类HEMT、硅LDMOS。以5GHz频带用放大器为例，“四个GaAs元件连续工作才能得到100W左右的功率。GaN元件也没有连续工作可以达到100W的产品”（参加项目的NEC负责人）。过去，26GHz频带使用GaN元件，连续工作的功率仅为8W左右。  

    26GHz频带用放大器在漏极电压为25V时，功率为20.7W。功率附加效率为21％，增益为5.4dB。5GHz频带用放大器在漏极电压为50V时，功率为208W。功率附加效率为35％，增益为11.9dB。  

    通过采用场板结构和沟槽结构实现  

    此次放大器使用的HEMT在半绝缘性SiC底板上依次叠加了缓冲层、GaN层、AlGaN层。26GHz频带用放大器使用一个HEMT，5GHz使用两个。5GHz频带用HEMT的功率平均为100W左右。  

    5GHz频带和26GHz频带用HEMT相比，栅长的区别较大。为了支持高频带，26GHz用HEMT的栅长为0.2μm，短于5GHz频带用HEMT的0.5μm。全部HEMT均采用场板结构和沟槽结构。  

    此次，场板结构和沟槽结构的采用对高功率化的实现起到了很大作用。场板结构是指栅电极向漏极延伸的结构。该电极结构能够减轻电流崩塌，减缓电场向栅电极集中，因此实现了高耐压化。电流崩塌是指正向电阻在工作中增大的现象。  

    沟槽结构是指在AlGaN层嵌入栅电极的结构。沟槽结构能够减轻电流崩塌，实现高耐压化并提高增益。  

    此次，在半绝缘性SiC底板上的外延生长主要由丰田合成负责，HEMT元件和放大器的制造由NEC负责。底板为美国Cree的产品。  

    今后，NEC将开展GaN类高频元件和放大器业务，丰田合成将把外延生长有GaN类半导体的晶圆作为一项业务。业务化目标均定在2010年左右。在发布会上，NEDO还发布了2010年的市场预测。认为手机基站、大厦间通信、手机、WiMAX等使用的放大器的全球市场将在2010年达到5220亿日元。  

    同时发表生长技术及评估技术成果  

    NEDO还介绍了其他在项目中得到的成果。比方说，在生长技术方面，有在4英寸SiC底板上形成AlGaN/GaN类HEMT结构时，能够实现AlGaN层的Al组成均一化及AlGaN层膜厚均一化的技术。在评估技术方面，有能够对工作中的元件进行电场分布分析的技术，以及位错对栅极漏电流影响的分析成果。利用这些分析技术，NEDO发现了在位错中，螺旋位错对栅极漏电流的影响较大。  

    除此之外，NEDO还开发出了旨在提高增益的双场板结构（图7）。这是一种在两处设置场板的结构。场板设置在1处虽然能够实现高耐压化、降低电流崩塌，但是会出现增益降低的问题。为此，利用双场板结构提高了增益。但这次放大器使用的HEMT采用的仍然是场板结构。  

    项目期为2002～2006年度。立命馆大学理工学部教授名西憓之任项目负责人。参与该项目的有立命馆大学、新功能元件研究开发协会、产业技术综合研究所、丰田合成、NEC。