日本團隊采用新技術制備氧化鎵晶體

作為一種新興的超寬禁帶半導體材料，氧化鎵具備大禁帶寬度（4.8eV）、高臨界擊穿場強（8MV/cm）和良好的導通特性，與碳化硅和氮化鎵相比，氧化鎵在大功率和高頻率應用中具有優(yōu)勢，且導通電阻更低，損耗更小。

目前，中國、日本、韓國等國的研究機構和團隊在氧化鎵材料的技術研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面都取得了一定的進展。其中，廈門大學的研究團隊在氧化鎵外延生長技術和日盲光電探測器制備方面取得了重要進展，利用分子束外延技術（MBE）實現(xiàn)了高質量、低缺陷密度的外延薄膜生長，推動了氧化鎵薄膜高質量異質外延的發(fā)展；中國電科46所通過改進熱場結構和晶體生長工藝，成功制備出國內(nèi)首片高質量氧化鎵單晶。

韓國方面，7月22日，韓國化合物半導體公司Siegtronics宣布，其已開發(fā)出可應用于高速開關的氧化鎵肖特基勢壘二極管（SBD）。Siegtronics表示，其通過“開發(fā)具有低缺陷特性的高級氧化鎵外延材料和擊穿電壓為1kV或更高的功率器件技術”項目，成功研制出了韓國首個1200V級氧化鎵SBD。

日本方面，近日，由日本東北大學孵化的創(chuàng)業(yè)公司C&A的社長鐮田圭和東北大學材料研究所吉川彰教授領導的團隊開發(fā)出了不使用貴金屬坩堝的新型晶體生長方法——冷坩堝氧化物晶體生長法（Oxide Crystal growth from Cold Crucible method，OCCC），成功地培育出了最大直徑約5cm的氧化鎵晶體。

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該項目的研究人員表示，傳統(tǒng)的晶體生長方法使用貴金屬銥作為盛放坩堝，長晶成本高且制造過程中會產(chǎn)生氧缺陷。而在此次開發(fā)中，團隊以skull melting method為基礎，通過開發(fā)C&A公司的獨創(chuàng)設備，成功地在不使用貴金屬坩堝的情況下生產(chǎn)出了高質量的氧化鎵晶體。并且由于這種方法不涉及銥的氧化，因此在生長過程中對氣體沒有限制，熔體可以在生長氣氛中保持任意氧濃度，這有望顯著控制生長過程中晶體的氧缺陷。

氧化鎵晶體因其優(yōu)異的電學和光學特性，在電力電子器件、高功率激光器和紫外探測器等領域具有廣泛的應用前景。隨著各國在氧化鎵領域持續(xù)取得新進展，氧化鎵材料有望加速實現(xiàn)商業(yè)應用。