じじぃの「科学夜話・次世代パワー半導体・酸化ガリウム（Ga2O3）！世界を変える100の技術」

日本発 “コスパ最強”酸化ガリウムパワー半導体はゲームチェンジャーとなるか【橋本幸治の理系通信】（2022年1月12日）

動画　YouTube
https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=jzRy9NESnms

図1　酸化ガリウムSBDが2023年に相次いで実用化

軍事・宇宙でポストSiCに参入余地、あの電磁砲で使われる可能性も

2022.11.18　xTECH
【執筆者】土屋丈太日経クロステック
パワー半導体材料で注目株の酸化ガリウム（Ga2O3）が、2023年にいよいよ市場に登場する（図1）。
シリコン（Si）、炭化ケイ素（SiC）、窒化ガリウム（GaN）に次ぐ久々の新材料だ。デバイス構造はショットキーバリアダイオード（SBD）で、電源の力率改善（PFC）回路などでの活用が見込める。今後Ga2O3が急拡大して、2030年にGaNの市場規模を抜くとの予測も出ている。
https://xtech.nikkei.com/atcl/nxt/column/18/02262/111700003/

『世界を変える100の技術』

日経BP／編　日経BP　2023年発行

次世代パワー半導体　電力損失を小さくできる次世代素子より

ウルトラワイドバンドギャップ（UWBG）半導体とも呼ばれる。材料として、酸化ガリウム（Ga2O3）、ダイヤモンド、窒化アルミニウムガリウム（AlGaN）、ルチル型二酸化ゲルマニウム（r-GeO2）、立方晶窒化ホウ素（c-BN）などがある。
すでにパワー半導体として使われているシリコンカーバイド（SiC、炭化ケイ素）やガリウムナイトライド（GaN、窒化ガリウム）より優れた材料特性を持つ。

大電流・高耐圧に優れるSiCパワー半導体は、電気自動車や鉄道、太陽光発電用のインバーターなどで採用が広がっている。
高周波特性に優れ、機器の小型化に向くGaNパワー半導体は小型電源やLiDAR（レーザー光による測距技術）などに使われ始めた。いずれも2030年代には現行のシリコンと共に、パワー半導体の主役になると目される。

さらにSiCやGaNを使うパワー半導体の次を狙う、材料の研究が始まっている。最も早く進んでいるのが酸化ガリウムパワー半導体で、京大発ベンチャーFLOSFIA、タムラ製作所からカーブアウトしたノベルクリスタルテクノロジーの2社がそれぞれ、素子の開発に成功し、高耐圧ダイオードで量産・実用化に入ろうとしている。

酸化ガリウムパワー半導体のパワーデバイス性能（バリガ性能特性）はSiCの数倍とされる。原理的にはSiCパワー半導体より安価に作れる製造プロセスが使える。SiCと比較して電力損失が約3分の1、価格はチップレベルで約2分の1から3分の1になる可能性がある。

酸化ガリウムパワー半導体の研究開発が本格化したのは2000年以降のこと。そこから基礎研究・デバイス開発。実装というステップを順調にこなして実用化寸前まで来た。2030年にはSiCパワー半導体の本丸ともいえる電気自動車のモーター駆動インバーターへの採用を目指す。そうなればGaNパワー半導体の市場規模を一気に抜くという予測も出ている。

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『SUPERサイエンスレアメタル・レアアースの驚くべき能力』

齋藤勝裕／著　シーアンドアール研究所　2019年発行

レアメタル30の個性より

原子番号31　ガリウム　Ga

【地殻中での存在量】17．5ppm
【主な生産地】中国、ドイツ、カザフスタン、ウクライナ
【性質】比重：5．907、融点：29．78℃、沸点：2200℃、灰色。
　　　　気温次第で液体状態。ガリウムの95％は半導体に使われる。
【用途】
・ダイオード・・・ダイオード（Diode）は電流を一定方向にしか流さない電子素子。交流を直流に変換する。
・LED・・・・・・ダイオードのなかには、電流を通すと発光するものがあり、それを発光ダイオードという。ガリウムは青色に発色する青色ダイオードの原料となる。
・低融点金属・・・ガリウム、インジウムIn、スズSnの合金であるガリンスタンは融点がマイナス19℃である。