在后摩爾時(shí)代，具有先天性能優(yōu)勢(shì)的寬禁帶半導(dǎo)體材料脫穎而出，以碳化硅(SiC)和氮化鎵(GaN)為代表的寬禁帶半導(dǎo)體，憑借其大幅降低電力傳輸中能源消耗的顯著優(yōu)勢(shì)，在功率器件和射頻器件領(lǐng)域大放異彩，成為全球半導(dǎo)體行業(yè)的研究焦點(diǎn)。
碳化硅和氮化鎵我們可能已經(jīng)比較熟悉，同為寬禁帶半導(dǎo)體的氧化鎵(Ga2O3)則是更加新興的領(lǐng)域。研究證明，以氧化鎵材料制作的功率器件，相較于碳化硅和氮化鎵所制成的產(chǎn)品，更加耐熱且高效、成本更低、應(yīng)用范圍更廣，是被國(guó)際普遍關(guān)注并認(rèn)可已開(kāi)啟產(chǎn)業(yè)化的第四代半導(dǎo)體材料。其他的第四代半導(dǎo)體還包括金剛石(Diamond) 、氮化鋁(AlN) ，這些材料中只有氧化鎵已經(jīng)實(shí)現(xiàn)大尺寸突破(6英寸)，預(yù)計(jì)未來(lái)3-5年可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。
據(jù)市場(chǎng)調(diào)查公司富士經(jīng)濟(jì)于2019年6月5日公布的《Wide Gap 功率半導(dǎo)體元件》全球市場(chǎng)預(yù)測(cè)來(lái)看，2030年氧化鎵功率元件的市場(chǎng)規(guī)模將會(huì)達(dá)到1542億日元(約人民幣92.76億元)，這個(gè)市場(chǎng)規(guī)模甚至超過(guò)氮化鎵功率元件的規(guī)模(1085億日元，約人民幣65.1億元)。
氧化鎵是什么樣的半導(dǎo)體材料?
資料顯示，氧化鎵是一種新型超寬禁帶半導(dǎo)體材料。超禁帶半導(dǎo)體分兩個(gè)方向，一是超窄禁帶，禁帶寬度(指被束縛的價(jià)電子產(chǎn)生本征激發(fā)所需要的最小能量)在零點(diǎn)幾電子伏特(eV)，比超窄禁帶更窄的材料便稱為導(dǎo)體;二是超寬禁帶，如禁帶寬度在4.9eV的氧化鎵，以及更高的金剛石、氮化鋁等，當(dāng)禁帶寬度超過(guò)6.2eV，基本上就是絕緣體。目前來(lái)看，超禁帶半導(dǎo)體將會(huì)是最后一代半導(dǎo)體，尤其是金剛石很早就被稱為“終極半導(dǎo)體”。
與碳化硅3.25eV、氮化鎵3.4eV的帶隙相比，氧化鎵分為α、β、γ、δ和ε五種結(jié)晶形態(tài)，其中最為穩(wěn)定的是β-氧化鎵，其次是ε和α，目前大部分研究和開(kāi)發(fā)也是針對(duì)禁帶寬度在4.7eV和4.9eV之間的β-氧化鎵進(jìn)行。而且β-氧化鎵的生長(zhǎng)速率快于碳化硅和氮化鎵，襯底工藝也相對(duì)較簡(jiǎn)單。
β相氧化鎵晶體結(jié)構(gòu)
隨著氧化鎵晶體生長(zhǎng)技術(shù)的突破性進(jìn)展，氧化稼和藍(lán)寶石一樣，可以從溶液狀態(tài)轉(zhuǎn)化成塊狀(Bulk)單結(jié)晶狀態(tài)。可以通過(guò)運(yùn)用與藍(lán)寶石晶圓生產(chǎn)技術(shù)相同的EFG(Edge-defined Film-fed Growth)方法，做出氧化鎵晶圓，成熟的生產(chǎn)工藝會(huì)大幅度降低生產(chǎn)成本。
超大的禁帶寬度確保了氧化鎵的抗輻照和抗高溫能力，可以在超低溫、強(qiáng)輻射等極端環(huán)境下保持穩(wěn)定的性質(zhì)。而其高擊穿場(chǎng)強(qiáng)(~8 MV/cm)的特性確保了制備的氧化鎵器件可以在超高電壓下使用，低的導(dǎo)通電阻(相同耐壓下約是GaN 基器件的1/3)和大的巴利加優(yōu)值(Baliga)BFOM指數(shù)(分別是GaN和SiC的四倍和十倍)則有利于提高載流子收集效率和導(dǎo)通特性。
各國(guó)爭(zhēng)相布局氧化鎵，日本再次領(lǐng)先
雖然目前還處于研發(fā)階段，但各國(guó)半導(dǎo)體企業(yè)都在爭(zhēng)相布局氧化鎵。不同的是，研究氧化鎵功率元件并進(jìn)行開(kāi)發(fā)的主體并不是Cree、Rohm、ST、Infineon、Bosch、OnSemi等功率半導(dǎo)體和元器件龍頭企業(yè)，而是初創(chuàng)企業(yè)。未來(lái)主要應(yīng)用場(chǎng)景包括通信、雷達(dá)、航空航天、高鐵動(dòng)車(chē)、新能源汽車(chē)等領(lǐng)域的輻射探測(cè)領(lǐng)域的傳感器芯片，以及在大功率和超大功率芯片。
今年4月，韓國(guó)30家半導(dǎo)體企業(yè)、大學(xué)以及研究所組建了碳化硅產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，目的是為了應(yīng)對(duì)急速增長(zhǎng)的碳化硅、氮化鎵、氧化鎵等寬禁帶半導(dǎo)體所引領(lǐng)的新型功率半導(dǎo)體市場(chǎng)。
日本在氧化鎵研究上是最前沿的，其氧化鎵功率元件方向的研發(fā)始于以下三位：日本國(guó)立信息通信技術(shù)研究所(NICT)的東脅正高先生、京都大學(xué)的藤田靜雄教授、田村(Tamura)制作所的倉(cāng)又朗人先生。
NICT的東脅先生于2010年3月結(jié)束在美國(guó)大學(xué)的赴任并返回日本。2012年，NICT開(kāi)發(fā)出了世界首個(gè)單晶β-氧化鎵場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MESFET)，其擊穿電壓達(dá)到250V以上;達(dá)到這個(gè)里程碑，氮化鎵用了近20年。此后不久又報(bào)道了肖特基勢(shì)壘二極管(SBD)，給業(yè)界打開(kāi)了氧化鎵新應(yīng)用的大門(mén)。
京都大學(xué)的藤田教授于2008年發(fā)布了氧化鎵深紫外線檢測(cè)和Schottky Barrier Junction、藍(lán)寶石(Sapphire)晶圓上的外延生長(zhǎng)(Epitaxial Growth)等研發(fā)成果后，又通過(guò)利用獨(dú)自研發(fā)的“霧化法”薄膜生產(chǎn)技術(shù)(Mist CVD法)致力于研發(fā)功率元件。
倉(cāng)又先生在田村(Tamura)制作所負(fù)責(zé)研發(fā)LED方向的氧化鎵單晶晶圓，并將應(yīng)用在功率半導(dǎo)體方向。
三人的接觸與新能源·產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)于2011年度提出的“節(jié)能革新技術(shù)開(kāi)發(fā)事業(yè)—挑戰(zhàn)研發(fā)(事前研發(fā)一體型)、超耐高壓氧化鎵功率元件的研發(fā)”這一委托研發(fā)事業(yè)有一定關(guān)聯(lián)，接受委托的是NICT、京都大學(xué)、田村制作所等?？梢哉f(shuō)，由這一委托開(kāi)啟了氧化鎵功率元件的正式研發(fā)。
2011年，京都大學(xué)投資成立了公司“FLOSFIA”;在2015年，NICT和田村制作所合作投資成立了氧化鎵產(chǎn)業(yè)化企業(yè)“Novel Crystal Technology”，簡(jiǎn)稱“NCT”?，F(xiàn)在，這兩家企業(yè)是日本氧化鎵研發(fā)的中堅(jiān)企業(yè)，也是世界上唯二兩家能夠量產(chǎn)氧化鎵材料及器件的企業(yè)。
2015年，日本推出了高質(zhì)量氧化鎵單晶襯底，2016年又推出了同質(zhì)外延片，此后基于氧化鎵材料的器件研究成果開(kāi)始爆發(fā)式出現(xiàn)，國(guó)際上開(kāi)始了氧化鎵領(lǐng)域的瘋狂競(jìng)賽。
日前， NCT與日本酸素控股旗下的大陽(yáng)日酸、東京農(nóng)工大學(xué)合作實(shí)現(xiàn)了氧化鎵功率半導(dǎo)體的6英寸成膜，突破了只能在最大4英寸晶圓上成膜的技術(shù)瓶頸，此技術(shù)有望把成本降至碳化硅功率半導(dǎo)體的1/3。目前NCT公司采用導(dǎo)模法(EFG法)，幾乎供應(yīng)了全球100%的氧化鎵襯底，EFG法是當(dāng)前唯一能制造大尺寸氧化鎵襯底的工藝。
西方國(guó)家方面，美國(guó)空軍研究室(AFRL)在2012年注意到了NICT的成功，研究員Gregg Jessen領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)探索了氧化鎵材料的特性，建立了美國(guó)的氧化鎵研究基礎(chǔ)，獲得了首批樣品。
之后美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)海軍實(shí)驗(yàn)室和美國(guó)宇航局，積極尋求與美國(guó)高校和全球企業(yè)合作，開(kāi)發(fā)耐更高電壓、尺寸更小、更耐輻照的氧化鎵功率器件。Kelson Chabak接任團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人后，他們從唯一的商業(yè)供應(yīng)商Tamura采購(gòu)了襯底，并聯(lián)系了Tamura投資的NCT購(gòu)買(mǎi)外延片，同時(shí)也從德國(guó)萊布尼茨晶體生長(zhǎng)研究所(IKZ)采購(gòu)?fù)庋悠?/p>
2020年4月，美國(guó)紐約州立大學(xué)布法羅分校(the University at Buffalo)宣稱他們正在研發(fā)一款基于氧化鎵的晶體管，能夠承受8000V以上的電壓，而且只有一張紙那么薄。該團(tuán)隊(duì)在2018年制造了一個(gè)由5微米厚(一張紙厚約100微米)的氧化鎵制成的MOSFET，擊穿電壓為1,850 V。該產(chǎn)品將用于制造更小、更高效的電子系統(tǒng)，應(yīng)用在電動(dòng)汽車(chē)、機(jī)車(chē)和飛機(jī)上。
在電流和電壓需求方面Si，SiC，GaN和GaO功率電子器件的應(yīng)用
德國(guó)萊布尼茨晶體生長(zhǎng)研究所、法國(guó)圣戈班等全球企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)也加入了氧化鎵材料及器件研發(fā)的浪潮中，這種半導(dǎo)體材料可謂是吸引了世界的廣泛關(guān)注。
我國(guó)其實(shí)開(kāi)展氧化鎵研究已經(jīng)十余年，但研究更集中于科研領(lǐng)域，直到近年來(lái)46所的技術(shù)突破才逐漸實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。雖然產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程比日本要緩慢，但是比美國(guó)要快得多。今年我國(guó)科技部將氧化鎵列入“十四五重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃”，從公開(kāi)資料能了解到目前從事氧化鎵材料和器件研究的單位和企業(yè)，主要是中電科46所、西安電子科技大學(xué)、山東大學(xué)、上海光機(jī)所、上海微系統(tǒng)所、復(fù)旦大學(xué)、南京大學(xué)等高校及科研院所，科技成果轉(zhuǎn)化的公司有深圳進(jìn)化半導(dǎo)體、北京鎵族科技、杭州富加鎵業(yè)。
中國(guó)研究成果之：高耐壓氧化鎵二極管
近日，中國(guó)科大微電子學(xué)院龍世兵教授課題組兩篇論文入選第34屆功率半導(dǎo)體器件和集成電路國(guó)際會(huì)議(ISPSD，全稱為：IEEE International Symposium on Power Semiconductor Devices and ICs)。ISPSD是功率半導(dǎo)體器件和集成電路領(lǐng)域國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)會(huì)議。
能源、信息、國(guó)防、軌道交通、電動(dòng)汽車(chē)等領(lǐng)域的快速發(fā)展，對(duì)功率半導(dǎo)體器件性能提出了更高的要求，高耐壓、低損耗、大功率器件成為未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。氧化鎵作為新一代功率半導(dǎo)體材料，禁帶寬帶大、抗極端環(huán)境強(qiáng)，有望在未來(lái)功率器件領(lǐng)域發(fā)揮極其重要的作用。
但氧化鎵功率半導(dǎo)體器件推向產(chǎn)業(yè)化仍然有很多問(wèn)題，包括邊大尺寸高質(zhì)量單晶的制作、熱導(dǎo)率極低導(dǎo)致散熱難、緣峰值電場(chǎng)難以抑制、增強(qiáng)型晶體管難以實(shí)現(xiàn)等。中科大課題組針對(duì)后兩個(gè)痛點(diǎn)分別做了如下工作：
目前，由于氧化鎵P型摻雜仍然存在挑戰(zhàn)，氧化鎵同質(zhì)PN結(jié)作為極其重要的基礎(chǔ)器件暫時(shí)難以實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致氧化鎵二極管器件缺乏采用同質(zhì)PN結(jié)抑制陽(yáng)極邊緣峰值電場(chǎng)(例如場(chǎng)環(huán)、結(jié)終端擴(kuò)展等)。為此，采用其他合適的P型氧化物材料與氧化鎵形成異質(zhì)結(jié)是一種可行解決方案。P型半導(dǎo)體NiO由于禁帶寬度大及可控?fù)诫s的特點(diǎn)，是目前較好的選擇。
該課題組基于NiO生長(zhǎng)工藝和異質(zhì)PN的前期研究基礎(chǔ)
(Weibing Hao, et.al., Applied Physics Letters, 118, 043501, 2021)，設(shè)計(jì)了結(jié)終端擴(kuò)展結(jié)構(gòu)(Junction Termination Extension, JTE)，并優(yōu)化退火工藝，成功制備出耐高壓且耐高溫的氧化鎵異質(zhì)結(jié)二極管。該研究采用的JTE設(shè)計(jì)能夠有效緩解NiO/Ga2O3結(jié)邊緣電場(chǎng)聚集效應(yīng)，提高器件的擊穿電壓。退火工藝能夠極大降低異質(zhì)結(jié)的反向泄漏電流，提高電流開(kāi)關(guān)比。最終測(cè)試結(jié)果表明該器件具有2.5mΩ·cm2的低導(dǎo)通電阻和室溫下2.66 kV的高擊穿電壓，其功率品質(zhì)因數(shù)高達(dá)2.83 GW/cm2。此外，器件在250 °C下仍能保持1.77 kV的擊穿電壓，表現(xiàn)出極好的高溫阻斷特性，這是領(lǐng)域首次報(bào)道的高溫?fù)舸┨匦?。研究成果以?.6 kV NiO/Ga2O3Heterojunction Diode with Superior High-Temperature Voltage Blocking Capability”為題發(fā)表在ISPSD 2022上。第一作者為中科大微電子學(xué)院博士生郝偉兵，微電子學(xué)院龍世兵教授和徐光偉特任副研究員為論文共同通訊作者。
結(jié)終端擴(kuò)展NiO/β-Ga2O3異質(zhì)結(jié)二極管(a)截面示意圖和器件關(guān)鍵制造細(xì)節(jié)，(b)與已報(bào)道的氧化鎵肖特基二極管及異質(zhì)結(jié)二極管的性能比較。
中國(guó)研究成果之：增強(qiáng)型氧化鎵場(chǎng)效應(yīng)晶體管
增強(qiáng)型晶體管具有誤開(kāi)啟自保護(hù)功能，且僅需要單電源供電，因此在功率應(yīng)用中通常選用增強(qiáng)型器件。但由于氧化鎵P型摻雜技術(shù)缺失，場(chǎng)效應(yīng)晶體管一般為耗盡型器件，增強(qiáng)型結(jié)構(gòu)難以設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。常見(jiàn)的增強(qiáng)型設(shè)計(jì)方案往往會(huì)大幅提升器件的開(kāi)態(tài)電阻，導(dǎo)致過(guò)高的導(dǎo)通損耗。
針對(duì)上述問(wèn)題，中科大課題組在原有增強(qiáng)型晶體管設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上(Xuanze Zhou, et.al., IEEE Transactions on Electron Devices, 68, 1501-1506, 2021)，引入了同樣為寬禁帶半導(dǎo)體材料的P型NiO，并與溝槽型結(jié)構(gòu)相結(jié)合，成功設(shè)計(jì)并制備出了氧化鎵增強(qiáng)型異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管。該器件達(dá)到了0.9 V的閾值電壓，較低的亞閾值擺幅(73 mV/dec)，高器件跨導(dǎo)(14.8 mS/mm)以及接近零的器件回滯特性，這些特性表明器件具有良好的柵極控制能力。此外，器件的導(dǎo)通電阻得到了很好的保持，為151.5 Ω·mm，并且擊穿電壓達(dá)到了980 V。
研究成果以“Normally-offβ-Ga2O3Power Heterojunction Field-Effect-Transistor Realized by p-NiO and Recessed-Gate”為題發(fā)表在ISPSD 2022上。
基于異質(zhì)PN氧化鎵結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(a)結(jié)構(gòu)示意圖及工藝流程圖，(b)不同漏極偏壓的轉(zhuǎn)移特性，(c)輸出特性曲線，與(d)擊穿特性曲線。
中國(guó)研究成果之：異質(zhì)集成材料解決散熱問(wèn)題
中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所歐欣研究員課題組與西安電子科技大學(xué)郝躍院士團(tuán)隊(duì)韓根全教授合作，利用基于“萬(wàn)能離子刀”的異質(zhì)集成技術(shù)將氧化鎵(Ga2O3)材料與器件的散熱能力提升4倍以上，并在實(shí)驗(yàn)上觀測(cè)到了異質(zhì)集成Ga2O3器件的表面溫度明顯低于體襯底Ga2O3器件。相關(guān)研究成果以“Efficient thermal dissipation in wafer-scale heterogeneous integration of single-crystalline β-Ga2O3 thin film on SiC”發(fā)表在國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)主辦的Fundamental Research期刊，并被選為“寬禁帶和超寬禁帶半導(dǎo)體”專題的正封面文章。
與氮化鎵材料體系類似，將氧化鎵單晶薄膜與高導(dǎo)熱襯底材料結(jié)合形成異質(zhì)集成材料是解決其散熱問(wèn)題的有效途徑之一。由于晶格失配等物理限制，傳統(tǒng)的異質(zhì)外延生長(zhǎng)技術(shù)難以在碳化硅等高導(dǎo)熱襯底上生長(zhǎng)出高質(zhì)量的氧化鎵單晶薄膜。
2019年，中國(guó)科學(xué)院微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所歐欣團(tuán)隊(duì)與西安電子科技大學(xué)郝躍院士團(tuán)隊(duì)韓根全教授合作，采用離子束剝離與轉(zhuǎn)移技術(shù)在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)晶圓級(jí)Ga2O3單晶薄膜與高導(dǎo)熱硅基和碳化硅基襯底的異質(zhì)集成，制備出了Ga2O3/Si和Ga2O3/SiC異質(zhì)集成材料，對(duì)比基于同質(zhì) Ga2O3襯底的器件，異質(zhì)集成Ga2O3器件熱穩(wěn)定性有顯著的提升，成果發(fā)表在微電子領(lǐng)域頂級(jí)國(guó)際會(huì)議IEDM上(10.1109/IEDM19573.2019.8993501)。
在本工作中，該團(tuán)隊(duì)對(duì)Ga2O3/SiC異質(zhì)集成材料和器件的散熱特性進(jìn)行了深入研究。瞬態(tài)熱反射測(cè)試結(jié)果表明Ga2O3/SiC異質(zhì)集成材料的熱弛豫要明顯快于Ga2O3體材料，通過(guò)高溫后退火可消除注入應(yīng)力、缺陷，提升異質(zhì)界面質(zhì)量，可進(jìn)一步降低材料等效界面熱阻。利用紅外熱成像技術(shù)直觀地觀察到在相同功率下基于Ga2O3/SiC異質(zhì)集成材料的SBD器件表面溫度明顯低于Ga2O3體材料器件，Ga2O3/SiC異質(zhì)集成材料的等效熱阻為43.55 K/W，僅為Ga2O3體材料(188.24 K/W)的1/4，這表明通過(guò)與高導(dǎo)熱襯底集成能夠有效提升Ga2O3器件的熱耗散。
本研究不僅加深了對(duì)異質(zhì)材料界面熱傳輸機(jī)理的理解，也為 Ga2O3器件的熱管理提供了一種有效的解決方案，從而為開(kāi)發(fā)下一代高性能功率器件提供關(guān)鍵技術(shù)和材料支撐。
更多中國(guó)機(jī)構(gòu)在氧化鎵上的研究進(jìn)展
(1)中電科46所
據(jù)觀察者網(wǎng)在2019年2月的報(bào)道，中國(guó)電科46所經(jīng)過(guò)多年氧化鎵晶體生長(zhǎng)技術(shù)探索，通過(guò)改進(jìn)熱場(chǎng)結(jié)構(gòu)、優(yōu)化生長(zhǎng)氣氛和晶體生長(zhǎng)工藝，有效解決了晶體生長(zhǎng)過(guò)程中原料分解、多晶形成、晶體開(kāi)裂等問(wèn)題，采用導(dǎo)模法成功在2016年制備出國(guó)內(nèi)第一片高質(zhì)量的2英寸氧化鎵單晶，在2018年底制備出國(guó)內(nèi)第一片高質(zhì)量的4英寸氧化鎵單晶。報(bào)道指出，中國(guó)電科46所制備的氧化鎵單晶的寬度接近100mm，總長(zhǎng)度達(dá)到250mm，可加工出4英寸晶圓、3英寸晶圓和2英寸晶圓。這也是目前為止國(guó)內(nèi)唯一能夠達(dá)到該尺寸的記錄保持者。
(2)西電大學(xué)/微系統(tǒng)所
據(jù)中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所報(bào)道，在2019年12月，中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所研究員歐欣課題組和西安電子科技大學(xué)郝躍課題組教授韓根全攜手，在氧化鎵功率器件領(lǐng)域取得了新進(jìn)展。歐欣課題組和韓根全課題組利用“萬(wàn)能離子刀”智能剝離與轉(zhuǎn)移技術(shù)，首次將晶圓級(jí)β相GaO單晶薄膜(400nm)與高導(dǎo)熱的Si和4H-SiC襯底晶圓級(jí)集成，并制備出高性能器件。報(bào)道指出，該工作在超寬禁帶材料與功率器件領(lǐng)域具有里程碑式的重要意義。首先，異質(zhì)集成為GaO晶圓散熱問(wèn)題提供了最優(yōu)解決方案，勢(shì)必推動(dòng)高性能GaO器件研究的發(fā)展;其次，該研究將為我國(guó)GaO基礎(chǔ)研究和工程化提供優(yōu)質(zhì)的高導(dǎo)熱襯底材料，推動(dòng)GaO在高功率器件領(lǐng)域的規(guī)?；瘧?yīng)用。
(3)復(fù)旦大學(xué)
在2020年6月，復(fù)旦大學(xué)方志來(lái)團(tuán)隊(duì)在p型氧化鎵深紫外日盲探測(cè)器研究中取得重要進(jìn)展。報(bào)道表示，方志來(lái)團(tuán)隊(duì)采用固-固相變?cè)粨诫s技術(shù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高摻雜濃度、高晶體質(zhì)量與能帶工程，從而部分解決了氧化鎵的p型摻雜困難問(wèn)題。
(4)北京鎵族科技
資料顯示，北京鎵族科技有限公司成立于2017年年底，是國(guó)內(nèi)首家、國(guó)際第二家專業(yè)從事第四代(超寬禁帶)半導(dǎo)體氧化鎵材料開(kāi)發(fā)及應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化的高科技公司，是北京郵電大學(xué)的唐為華老師從2011年以來(lái)致力于氧化鎵材料及器件形成科研成果的產(chǎn)業(yè)化平臺(tái)。
公司研發(fā)和生產(chǎn)基于新型超寬禁帶半導(dǎo)體材料氧化鎵的高質(zhì)量單晶與外延襯底、高靈敏度日盲紫外探測(cè)器件、高頻大功率器件，已與合作單位一起已經(jīng)實(shí)現(xiàn)1000V耐壓的肖特基二極管模型制作，并已經(jīng)實(shí)現(xiàn)5000V耐壓的MOSFET模型制作，開(kāi)發(fā)出氧化鎵基日盲紫外探測(cè)器分立器件和陣列成像器件，為深紫外光電器件提供了良好解決方案，可支持極弱火焰和極弱電弧實(shí)時(shí)檢測(cè)等，并已推出系統(tǒng)化模塊。公司已申請(qǐng)40余項(xiàng)專利，完成了產(chǎn)業(yè)中試的前期技術(shù)、人員、軟硬件等量產(chǎn)化要求的所有準(zhǔn)備工作。公司擁有廠房面積1500平米，涵蓋完整的產(chǎn)業(yè)中試產(chǎn)線，具備研發(fā)和小批量生產(chǎn)能力，初步構(gòu)建了氧化單晶襯底、氧化鎵異質(zhì)/同質(zhì)外延襯底生產(chǎn)和研發(fā)平臺(tái)。未來(lái)將不斷完善晶體生長(zhǎng)、晶體加工、外延薄膜性能測(cè)試、微納加工、聯(lián)合研發(fā)等六大平臺(tái)搭建。
(5)杭州富加鎵業(yè)
據(jù)官網(wǎng)信息，公司成立于2019年12月，注冊(cè)資金500萬(wàn)，是由中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所與杭州市富陽(yáng)區(qū)政府共建的“硬科技”產(chǎn)業(yè)化平臺(tái)——杭州光機(jī)所孵化的科技型企業(yè)。
富加鎵業(yè)專注于寬禁帶半導(dǎo)體材料研發(fā)，公司核心創(chuàng)始人具有中科院博士、劍橋大學(xué)博士等材料領(lǐng)域的深厚背景，團(tuán)隊(duì)成員主要來(lái)自中國(guó)科學(xué)院、美英海歸等業(yè)內(nèi)資深人才，研發(fā)人員中碩士以上比例達(dá)到80%;公司廠房面積八千余平米，擁有多臺(tái)大尺寸導(dǎo)模法晶體生長(zhǎng)爐、多氣氛晶體退火爐、高精密拋光機(jī)等儀器設(shè)備，為公司的發(fā)展提供了基礎(chǔ)支撐和持續(xù)創(chuàng)新動(dòng)力硬件保證。
富加鎵業(yè)最初技術(shù)來(lái)源于中科院上海光機(jī)所技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，該團(tuán)隊(duì)是我國(guó)最早從事氧化鎵晶體生長(zhǎng)的團(tuán)隊(duì)，從04年開(kāi)始即開(kāi)展研究。富加鎵業(yè)專業(yè)從事氧化鎵單晶材料設(shè)計(jì)、模擬仿真、生長(zhǎng)及性能表征等工作，形成了較鮮明的特色和優(yōu)勢(shì)。我們注重知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)和氧化鎵相關(guān)基礎(chǔ)探索研究工作，在全球范圍內(nèi)對(duì)氧化鎵晶體材料生長(zhǎng)及上下游應(yīng)用領(lǐng)域的專利進(jìn)行布局，申請(qǐng)進(jìn)入歐盟、美國(guó)、日本、韓國(guó)、新加坡等國(guó)家。團(tuán)隊(duì)的氧化鎵晶體材料及器件基礎(chǔ)研究成果，多篇科研論文已發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊上，與全球科研工作者共享最新研究成果，共同推動(dòng)全球第四代半導(dǎo)體相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。
(6)其他
山東大學(xué)采用金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)法研究了β相GaO薄膜的生長(zhǎng)及其光學(xué)性質(zhì)。北京郵電大學(xué)、電子科技大學(xué)、中山大學(xué)也分別獨(dú)立開(kāi)展了β相GaO薄膜及日盲紫外探測(cè)器的研究，已取得了一些重要的研究成果，但基本未見(jiàn)在晶體材料方面的相關(guān)報(bào)道。