比SiC及GaN更為出色的性能

　　Ga2O3是金屬鎵的氧化物，同時也是一種半導體化合物。其結晶形態截至目前（2012年2月）已確認有α、β、γ、δ、ε五種，其中，β結構最穩定。與Ga2O3的結晶生長及物性相關的研究報告大部分都使用β結構。我們也使用β結構展開了研發。

　　β-Ga2O3具備名為“β-gallia”的單結晶構造。β-Ga2O3的帶隙很大，達到4.8～4.9eV，這一數值為Si的4倍多，而且也超過了SiC的3.3eV 及GaN的3.4eV（表1）。一般情況下，帶隙大的話，擊穿電場強度也會很大（圖1）。β-Ga2O3的擊穿電場強度估計為8MV/cm左右，達到Si的20多倍，相當于SiC及GaN的2倍以上。

　　圖1：擊穿電場強度大

　　帶隙越大，擊穿電場強度就越大。β-Ga2O3的擊穿電場強度為推測值。

　　β-Ga2O3在顯示出出色的物性參數的同時，也有一些不如SiC及GaN的方面，這就是遷移率和導熱率低，以及難以制造p型半導體。不過，我們認為這些方面對功率元件的特性不會有太大的影響。

　　之所以說遷移率低不會有太大問題，是因為功率元件的性能很大程度上取決于擊穿電場強度。就β-Ga2O3而言，作為低損失性指標的“巴利加優值（Baliga’s figure of merit）”與擊穿電場強度的3次方成正比、與遷移率的1次方成正比。因此，巴加利優值較大，是SiC的約10倍、GaN的約4倍。

　　一般情況下，導熱率低的話，很難使功率元件在高溫下工作。不過，工作溫度再高也不過200～250℃，因此實際使用時不會有問題。而且封裝有功率元件的模塊及電源電路等使用的封裝材料、布線、焊錫、密封樹脂等周邊構件的耐熱溫度最高也不過200～250℃程度。因此，功率元件的工作溫度也必須要控制在這一水平之下。