SIGLENT（シグレント）SDS5000X HDシリーズ デジタル・オシロスコープ

酸化ガリウム（Ga2​O3​）は、化学式Ga2​O3​で表される無機化合物で、ワイドギャップ半導体の一種です。特に、シリコン（Si）や炭化ケイ素（SiC）、窒化ガリウム（GaN）に続く「第4世代半導体材料」として注目されています。

特徴と用途

酸化ガリウムは、その大きなバンドギャップ（約4.5～4.9eV）と高い絶縁破壊電界強度（6～8 MV/cm）という優れた特性を持っています。これにより、高耐圧・低損失を実現できるため、次世代のパワーデバイスへの応用が期待されています。

主な用途には、以下のようなものが挙げられます。

• パワーデバイス：送配電、鉄道、電気自動車、家電製品など、電力変換や制御を行う分野。

• 高温・放射線環境下でのデバイス：宇宙、原子力発電、地下資源探査など、過酷な環境での使用。

• LED基板：青色発光ダイオード（LED）の基板材料としての研究も進められています。

結晶構造

酸化ガリウムには、α、β、γ、δ、εの5つの異なる結晶構造が存在します。このうち、**β型（単斜晶）**が最も安定した構造であり、パワーデバイスの研究開発は主にこのβ型を中心に進められています。

従来の半導体との比較

従来の半導体と比較して、酸化ガリウムには以下のような利点と課題があります。

• 利点：

  • 安価な製造コスト：SiCやGaNと異なり、融液成長法によって高品質な大口径ウェーハを安価に製造できる可能性があります。

  • 高い耐圧・低損失：SiCやGaNよりも優れた特性を持つため、さらなる高効率化が期待されます。

• 課題：

  • 低い熱伝導率：SiCやダイヤモンドに比べて熱伝導率が低いため、大電流を流す際の放熱対策が重要となります。

  • p型半導体の作製困難：現在、n型伝導しか示さないため、pn接合を利用したデバイス構造の形成が難しいという課題があります。このため、他の半導体材料との組み合わせによる研究開発が進められています。

参考資料：産業技術総合研究所（産総研）が世界で初めて6インチβ型酸化ガリウム単結晶の作製に成功したことについて説明しています。