酸化ガリウム

概要

情報通信研究機構（NICT）は、酸化ガリウム（Ga2O3）を、炭化ケイ素（SiC）や窒化ガリウム（GaN）よりさらに大きなバンドギャップを有する材料と説明している。この物性により、高温環境での動作にとどまらず、高エネルギー粒子が飛び交う放射線環境下でも安定した動作が得られるとされる。

技術的な要点

NICT は、酸化ガリウムが高い絶縁破壊電界という優れた物性を持つとし、超高耐圧領域でのパワースイッチング応用を通じて、電力変換時の損失低減という省エネルギー化に貢献することが期待されるとしている。過酷な環境下でも高周波特性を保てる点、冷却系を簡素にできるため装置を小型軽量にできる点も挙げられている。デバイスとしては、T字型ゲート電極を備えた横型のβ型酸化ガリウム高周波MOSFETが開発されている。材料面では、融液成長法による低コストな単結晶大口径基板の製造可能性が示されており、将来の産業化・社会実装を見据えたときの大きな優位性になるとされる。

産業での位置づけ

NICT が想定する適用先は、宇宙、原子力施設、地下探査といった耐環境性を要する用途、高温環境で動作する航空機や eVTOL の系、そして過酷環境向けの無線システムやレーダを含む高周波通信である。SiC と GaN がすでに商用化されている中で、酸化ガリウムの立ち位置を決めるのは、より高い耐圧・耐環境性と、基板を安く大きく作れるかどうかである。基板とエピタキシャル層の供給が成り立つかが、デバイス側の事業化の前提になる。