最終更新 2026-10-19

酸化ガリウムとは(Ga2O3)

Gallium Oxide (Ga2O3)

酸化ガリウム(Ga2O3)とは、SiCやGaNよりさらに大きい約4.8〜4.9eVのバンドギャップを持つ、次世代のパワー半導体材料です。シリコンと同じように溶かした原料から結晶を作れるため、大きな基板を安く作れる可能性があります。一方で熱を逃がしにくく、p型の層を作るのが難しいという課題があります。

目次8項目
  1. 定義・解説
  2. 図解
  3. 紛らわしい言葉の切り分け
  4. よくある質問
  5. 設備の製造メーカー
  6. 関連用語
  7. 比較・違いを学ぶ
  8. 出典・参考資料

定義・解説

酸化ガリウム(Ga2O3)とは、ガリウムと酸素からなる化合物半導体で、SiC(炭化ケイ素)やGaN(窒化ガリウム)よりさらに大きいバンドギャップ(約4.8〜4.9eV)を持つ次世代のパワー半導体材料です。バンドギャップが大きいほど高い電圧に耐えられるため、同じ耐圧ならシリコンやSiCより薄い層で済み、オン抵抗を小さくできると期待されています。主に研究されているのは最も安定なβ型で、α型を使う開発もあります。

大きな利点は、基板の作りやすさです。SiCは昇華法、GaNは気相成長で結晶を作る必要があり、大きな基板を安く作るのが難しいのに対し、β型の酸化ガリウムはシリコンと同じように溶かした原料から結晶を引き上げる融液成長(EFG法など)で作れます。日本はこの分野の研究で先行しており、情報通信研究機構(NICT)などの成果をもとにしたベンチャー企業が、基板やショットキーバリアダイオードの製品化を進めています。

課題は2つあります。1つは熱伝導率がSiCの10分の1程度と低く、チップの熱を逃がしにくいことで、薄くして放熱性の高い基板に貼るなどの工夫が必要です。もう1つはp型の層を作るのが非常に難しいことで、pn接合を使う構造が作りにくく、まずはショットキーバリアダイオードや、n型だけで作れるトランジスタから実用化が進んでいます。

図解

シリコン、SiC、GaN、酸化ガリウム、ダイヤモンドのバンドギャップと特徴の比較
バンドギャップは室温での代表値。

紛らわしい言葉の切り分け

酸化ガリウムとSiC。違いはバンドギャップと基板の作りやすさです。酸化ガリウムは約4.8〜4.9eVとSiC(約3.3eV)より大きく、溶かした原料から基板を作れるため安くできる可能性があります。SiCは熱をよく逃がし、p型も作れてMOSFETが量産済みです。酸化ガリウムは放熱とp型が課題です。 比較記事 →

よくある質問(FAQ)

酸化ガリウムはSiCに取って代わりますか?
当面は置き換えより棲み分けになると見られています。SiCはすでにEVのインバーターなどで量産されており、MOSFETの技術も成熟しています。酸化ガリウムは基板コストと耐圧で有利な可能性がありますが、放熱とp型の課題があるため、まずはダイオードなど特定の用途から広がると考えられています。
なぜ酸化ガリウムの基板は安く作れるのですか?
β型の酸化ガリウムは、常圧で融点まで加熱しても分解せずに溶けるため、溶かした原料から結晶を成長させる方法(EFG法など)が使えるからです。SiCは溶かすことができず、高温で昇華させて結晶を作るため、成長が遅く欠陥も入りやすくなります。

設備の製造メーカー

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出典・参考資料

  1. 情報通信研究機構(NICT)「酸化ガリウムデバイス(NICT SEEDs)」(2026/10/19 確認)
  2. 日本表面科学会「酸化ガリウム(Ga2O3)結晶成長およびデバイス応用(表面科学 35巻2号)」(2026/10/19 確認)