筑波大学の研究グループは，窒化アルミニウム（AlN）半導体を用いることで，ダイオードを827°Cまで，トランジスタを727°Cまでの高温環境下で，安定に動作させることに成功した（ニュースリリース）。
Si半導体は，室温で高い性能を発揮するが，300°C付近まで温度が上がると誤動作を起こす。高温でも安定動作する半導体素子があれば，機器の小型軽量化や作業の高効率化だけでなく，機器の故障リスクが低減され，高温下での地下開発の作業コストを下げることができ，鉄鋼や宇宙・航空産業など幅広い分野への展開が期待できる。
熱に対する耐性に最も優れている半導体の一つがAlN。AlNは原子の結合が強く，熱エネルギーを与えても電流を担う粒子（電子，正孔）がほとんど増えないため，理論的には炭化ケイ素（SiC）やダイヤモンドよりも高温で安定動作するが，500°C以下までしか動作報告はなかった。
また，酸化ガリウム（b-Ga2O3）ショットキー障壁ダイオード（SBD）やダイヤモンドSBDでは，350°C付近から電気的特性が劣化する傾向にあった。そこで今回，独自のAlN試料を作製し，室温から827°C（1100K）までのSBDの動作実証に成功した。これは現在知られているダイオードとしては，最も高い動作温度だという。
研究では，高真空下で測定可能なプローバーを導入するとともに，シンプルな構造を持つAlN素子として，SBDと電界効果トランジスタ（MESFET）を作製し，室温から900°Cまでの電気的特性を調べた。
3μm厚のAlN試料にSiイオン注入した後，熱処理することでn型化させ，電気伝導層として用いた。半導体素子は，温度を上げるとOFF時の電流が増え，ON時の電流との差（on/off比）が小さくなる。例えば，ダイヤモンドSBDでは，200°Cで1010のon/off比が得られていても，800°Cで104以下になる。
今回，AlN SBDでは，827°Cでもon/off比が104以上，AlN MESFETでは，727°Cでもon/off比が約103を維持できた。その理由として，高品質AlN層とNi電極が挙げられる。結晶欠陥を介して漏れ電流が生じるが，高品質膜を利用したことで，これを低く抑えることができた。
また，ショットキー電極として用いたNiは，827°CでもAlN表面と反応することなく，熱的に安定であること分かった。今後，オーミック電極を改善することで，更なる特性向上が期待できるという。研究グループは今後，電極や素子構造の工夫による特性向上，および，高温における素子動作の基礎研究を進めていくとしている。
