【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所激光晶體中心齊紅基、賈寧團(tuán)隊(duì)聯(lián)合杭州光學(xué)精密機(jī)械研究所，在氧化鎵晶體生長(zhǎng)研究方面取得最新進(jìn)展。相關(guān)研究成果以“Realization of 4-Inch and Thick β-Ga2O3 Single Crystals Using the Vertical Bridgman Method”為題發(fā)表在CrystEngComm。
 

　　氧化鎵作為“后摩爾時(shí)代”超寬禁帶半導(dǎo)體的代表性材料，具有禁帶寬度大、擊穿場(chǎng)強(qiáng)高、成本低等優(yōu)勢(shì)，在新能源汽車(chē)、數(shù)據(jù)中心、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域前景廣闊。高品質(zhì)、大尺寸氧化鎵單晶的可控制備，已成為當(dāng)前國(guó)際學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的研究熱點(diǎn)。坩堝下降法(VB法)可實(shí)現(xiàn)低成本、無(wú)“銥金”化生長(zhǎng)氧化鎵晶體的重要技術(shù)路徑，是氧化鎵單晶制備最具有競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)路線之一。然而，在大尺寸晶體生長(zhǎng)過(guò)程中，熱場(chǎng)穩(wěn)定性控制、晶體缺陷調(diào)控以及質(zhì)量均勻性等方面仍面臨諸多挑戰(zhàn)。
 

　　針對(duì)上述關(guān)鍵問(wèn)題，研究員團(tuán)隊(duì)采用VB法結(jié)合熱場(chǎng)仿真模擬技術(shù)，對(duì)晶體生長(zhǎng)界面形貌與溫度梯度分布進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)控，在國(guó)際上率先制備了8英寸氧化鎵單晶(https://mp.weixin.qq.com/s/Wo11YjCB2bjQvAQm88XavQ)。在CrystEngComm (2026, DOI: 10.1039/D5CE01023C)論文中，對(duì)使用VB法制備的直徑4英寸、厚度超過(guò)30 mm的(100)晶向氧化鎵晶體性能進(jìn)行系統(tǒng)表征。測(cè)試結(jié)果顯示，晶圓的X射線衍射(HRXRD)半高寬(FWHM)為49.6–64.8 arcsec，表明晶體具有較高的結(jié)晶質(zhì)量和良好的結(jié)構(gòu)均勻性。該成果為高品質(zhì)、大尺寸氧化鎵單晶的規(guī)?；苽涮峁┝思夹g(shù)支撐。
 

　　目前團(tuán)隊(duì)正聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)、西安電子科技大學(xué)、上海功成半導(dǎo)體等單位，圍繞器件端應(yīng)用需求開(kāi)展材料—器件協(xié)同優(yōu)化與驗(yàn)證，加快推進(jìn)氧化鎵材料性能迭代升級(jí)與功率器件示范應(yīng)用，持續(xù)提升材料自主可控能力。
 

　　此外，團(tuán)隊(duì)積極參與發(fā)起國(guó)內(nèi)首個(gè)“超寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”，積極參與“上海市超寬禁帶半導(dǎo)體未來(lái)產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)”建設(shè)，助力推動(dòng)氧化鎵創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈深度融合，為上海加快建設(shè)第四代半導(dǎo)體未來(lái)產(chǎn)業(yè)新增長(zhǎng)點(diǎn)提供有力支撐。
 

　　相關(guān)工作得到了科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、上海市戰(zhàn)略前沿專(zhuān)項(xiàng)、上海市自然基金及中國(guó)科學(xué)院率先行動(dòng)計(jì)劃等項(xiàng)目的支持。