窒化ガリウムとは？
ちっかがりうむ
窒化ガリウムとは、ガリウムと窒素からなる化合物半導体で、青色LEDや高周波・高電圧パワーデバイスに欠かせない材料です。
窒化ガリウム（GaN：Gallium Nitride）は、ガリウム原子と窒素原子が1対1で結合したIII-V族化合物半導体です。バンドギャップが約3.4eV（ワイドバンドギャップ半導体）と大きく、この性質が青色・紫外光の発光素子や高効率電力変換素子に適した理由となっています。
主な特徴をまとめると次のようになります。
- 高絶縁破壊電界：シリコンの約10倍以上で、高電圧動作に強い。
- 高電子移動度：GaNヘテロ接合では2次元電子ガス（2DEG）が形成され、高周波動作に有利。
- 高熱伝導性：発熱が多い高電力動作での放熱に適している。
- 直接遷移型バンド構造：発光効率が高く、LEDやレーザーダイオードに最適。
中村修二氏らが青色LEDの実用化に成功したことで広く知られるようになり、2014年のノーベル物理学賞受賞に繋がりました。現在はLED照明・ディスプレイに加え、電気自動車の電力変換器（インバータ）、5G基地局の高周波増幅器、急速充電アダプタのスイッチング素子など、次世代パワーエレクトロニクスの中核材料として急速に普及しています。
使い方・例文
スマートフォンの急速充電アダプタに搭載されるGaNトランジスタは、従来のシリコン製に比べて小型・軽量・高効率を実現しています。青色LEDによる白色光源はエネルギー消費量を大幅に削減しました。
この用語をシェア
最終更新: