ワイドバンドギャップ半導体

(wide bandgap semiconductor)
固体材料を電子バンド構造で説明したとき、価電子帯(電子が結晶内で束縛された状態)と伝導帯(電子が外部へ移動可能な状態)のエネルギーレベルの差をバンドギャップ(禁止帯)という。バンドギャップがあるので、電荷を印加すると電流が流れ、印加を止めると電流の流れも止まる、という制御ができる。バンドギャップの大きさは、固体材料の電気特性や光学特性の指標となる。
ワイドバンドギャップ(禁止帯幅の広い)半導体は、絶縁破壊電界強度が高いため、従来の材料であるSi(シリコン)やGaAs(ガリウムヒ素)などの元素を使ったデバイスの理論限界を大きく超える高性能デバイスを実現できる。ワイドバッドギャップ半導体として、SiC(炭化珪素)とGaN(窒化ガリウム)が研究され、2020年頃から製品が発売されている。今後のパワー半導体の主流になっていく傾向である。キーサイト・テクノロジーは半導体パラメータアナライザで半導体の静特性を評価してきたが、2019年に動特性を測定するダブル・パルス・テスターをリリースした(以下の参考記事が詳しい)。過去にカーブトレーサがデファクト(業界標準)で、近年、パワーエレクトロニクスに注力しているテクトロニクスもSiC/GaNの評価ツールをラインアップしている(以下の記事の光アイソレーションプローブ)。
さらにバンドギャップの大きいUWBGも2023年に発売されようとしている。パワーデバイスを手掛ける三菱電機はUWBGの1つである酸化ガリウムの研究に投資することを2024年3月に発表している。