질화갈륨

Gallium Nitride

질화갈륨(GaN)은 갈륨과 질소로 이뤄진 화합물 반도체다. 실리콘(Si)보다 전자가 움직이는 속도가 빠르고, 높은 전압과 온도를 견디는 능력이 뛰어나다. 이런 특성 덕분에 전력을 효율적으로 다루면서도 소자를 더 작게 만들 수 있어, 실리콘의 물리적 한계를 넘어서는 차세대 반도체 소재로 꼽힌다.

이를 나타내는 지표가 밴드갭(band gap·전자가 이동하는 데 필요한 에너지 간격)이다. GaN은 실리콘보다 밴드갭이 훨씬 넓은 '와이드밴드갭(wide-bandgap)' 반도체로, 고전압·고주파·고온 환경에서 강점을 보인다. 전력 손실이 적고 발열이 낮아 전력을 다루는 소자에 특히 유리하다.

질화갈륨은 여러 분야에서 활용된다. 스마트폰·노트북용 초소형 고속 충전기와 전기차 전력변환장치, 데이터센터 전원장치 등 전력반도체 분야에서 쓰임이 늘고 있다. 또 높은 주파수를 다루는 능력을 살려 5G 통신 기지국과 위성통신, AESA 레이더의 송수신 모듈(TRM) 같은 고주파·국방 분야의 핵심 소재로 자리 잡았다. 청색 발광다이오드(LED)의 재료로도 쓰이며, 관련 연구는 2014년 노벨물리학상으로 이어졌다.