日本團(tuán)隊(duì)采用新技術(shù)制備氧化鎵晶體

作為一種新興的超寬禁帶半導(dǎo)體材料，氧化鎵具備大禁帶寬度（4.8eV）、高臨界擊穿場強(qiáng)（8MV/cm）和良好的導(dǎo)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(yīng)用中具有優(yōu)勢，且導(dǎo)通電阻更低，損耗更小。

目前，中國、日本、韓國等國的研究機(jī)構(gòu)和團(tuán)隊(duì)在氧化鎵材料的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面都取得了一定的進(jìn)展。其中，廈門大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在氧化鎵外延生長技術(shù)和日盲光電探測器制備方面取得了重要進(jìn)展，利用分子束外延技術(shù)（MBE）實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量、低缺陷密度的外延薄膜生長，推動(dòng)了氧化鎵薄膜高質(zhì)量異質(zhì)外延的發(fā)展；中國電科46所通過改進(jìn)熱場結(jié)構(gòu)和晶體生長工藝，成功制備出國內(nèi)首片高質(zhì)量氧化鎵單晶。

韓國方面，7月22日，韓國化合物半導(dǎo)體公司Siegtronics宣布，其已開發(fā)出可應(yīng)用于高速開關(guān)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(shù)”項(xiàng)目，成功研制出了韓國首個(gè)1200V級氧化鎵SBD。

日本方面，近日，由日本東北大學(xué)孵化的創(chuàng)業(yè)公司C&A的社長鐮田圭和東北大學(xué)材料研究所吉川彰教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)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。

source：nature

該項(xiàng)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(huì)產(chǎn)生氧缺陷。而在此次開發(fā)中，團(tuán)隊(duì)以skull melting method為基礎(chǔ)，通過開發(fā)C&A公司的獨(dú)創(chuàng)設(shè)備，成功地在不使用貴金屬坩堝的情況下生產(chǎn)出了高質(zhì)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(xué)和光學(xué)特性，在電力電子器件、高功率激光器和紫外探測器等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著各國在氧化鎵領(lǐng)域持續(xù)取得新進(jìn)展，氧化鎵材料有望加速實(shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用。