近日,中国电科46所成功制备出我国首颗6英寸氧化镓单晶,达到国际最高水平。据“中国电科”消息,中国电科46所氧化镓团队从大尺寸氧化镓热场设计出发,成功构建了适用于6英寸氧化镓单晶生长的热场结构,突破了6英寸氧化镓单晶生长技术,可用于6英寸氧化镓单晶衬底片的研制,将有力支撑我国氧化镓材料实用化进程和相关产业发展。

1国内氧化镓研发进展捷报频传

目前,我国从事氧化镓相关业务的企业包括北京镓族科技、杭州富加镓业、北京铭镓半导体、深圳进化半导体等。此外,除中电科46所,上海光机所、上海微系统所、复旦大学、南京大学等各大科研高校也在从事相关研究。近期,我国在氧化镓方面的研发进展也频传捷报。

北京铭镓半导体于2022年12月完成4英寸氧化镓晶圆衬底技术突破,成为国内首个掌握第四代半导体氧化镓材料4英寸(001)相单晶衬底生长技术的产业化公司。

上市公司新湖中宝投资的杭州富加镓业已经初步建立了氧化镓单晶材料设计、热场模拟仿真、单晶生长、晶圆加工等全链路研发能力,推出2寸及以下规格的氧化镓UID(非故意掺杂)、导电型及绝缘型产品。

浙大杭州科创中心也于2022年5月成功制备直径2英寸(50.8mm)的氧化镓晶圆,而使用这种具有完全自主知识产权技术生长的2英寸氧化镓晶圆在国际尚属首次。

中国科大国家示范性微电子学院教授龙世兵课题组于2023年初首次研制出氧化镓垂直槽栅场效应晶体管。而就此前不久,龙世兵课题组相关研究论文成功被世界顶级技术论坛IEEE IEDM大会接收,这也是中国科大首次以第一作者单位在IEEE IEDM上发表论文。

2第四代半导体“呼啸而来”

近年来,以碳化硅、氮化镓为主的第三代半导体材料市场需求爆发,成功赢得了各大厂商的青睐。而与此同时,第四代半导体材料也凭借其高耐压、低损耗、高效率、小尺寸等特性,成功进入人们的视野。

据了解,在第四代半导体材料中,尤以氧化镓备受业界关注。作为新型超宽禁带半导体材料,氧化镓在微电子与光电子领域均拥有广阔的应用前景,可以有效降低新能源汽车、轨道交通、可再生能源发电等领域在能源方面的消耗。

为进一步推动氧化镓产业发展,科技部高新司甚至已于2017年便将其列入重点研发计划。此外,安徽、北京等省市也将氧化镓列为了重点研发对象。

尽管氧化镓发展尚处于初期阶段,但其市场前景依然备受期待。有数据显示,到2030年,氧化镓功率半导体市场规模将达15亿美元。

中国科学院院士郝跃认为,氧化镓材料是最有可能在未来大放异彩的材料之一,在未来的10年左右,氧化镓器件有可能成为有竞争力的电力电子器件,会直接与碳化硅器件竞争。业内普遍认为,未来,氧化镓有望替代碳化硅和氮化镓成为新一代半导体材料的代表。

图片来源:百家号图库
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