氧化镓被称为下一代半导体材料的优秀原料之一

第三代半导体也被称为宽带半导体，第四代半导体材料的一个重要特征是“超宽禁带”，带隙在4eV金钢石55eV，β-Ga2O3带隙42-49eV），相比之下，第三代半导体中的氮化硅带隙仅为32eV，氮化镓也只有34eV。

在第三代以氮化硅和氮化镓为主体的半导体之后，氧化镓被称为下一代半导体材料的优秀原料之一。氧化镓具有多种同分异构性β-Ga2O3（β相氧化镓）比较稳定，是目前AD9214BRS-65半导体材料应用中科学研究较多的一种，间距商业化的应用。

氧化镓本身的材料性能非常好。众所周知，第三代半导体也被称为宽带半导体，第四代半导体材料的一个重要特征是“超宽禁带”，禁带宽度在4eV以上（金刚石5.5eV，β-Ga2O3禁带宽度4.2-4.9eV），相比之下，第三代半导体中的氮化硅带隙仅为3.2eV，氮化镓也只有3.4eV。宽禁带的优点是穿透场更强，体现在元器件的耐压值更高，也很受欢迎β构造Ga2O3原材料材料为例，其穿透场强度约为8MV/cm，与氮化硅和氮化镓相比，是硅的20倍左右。

从应用的角度来看，氧化镓主要用于光学及其高功率行业。由于氧化镓高温环境质量稳定，具有较高的不可见光和紫外线清晰度，特别是在紫外线和高清蓝光区域，日盲紫外线探测器是目前氧化镓相对清晰的应用路径。

今年8月，美国商务部工业和安全局的一份文件宣布，美国将对氧化镓和金刚石的超宽禁止半导体基板实施出口管制，这足以说明第四代半导体材料的必要性。

最近，中国科技大学微电子学院龙世兵教授的几篇关于氧化镓元件的研究论文被授予IEEE国际电子元国际电子元器件，各涉及氧化镓元器件在效率和光学应用领域的进步。

在氧化镓输出功率的应用中，如何开发合理的边缘终端设备结构，减少电极边缘电场是目前的氧化镓SBD科学研究的热门话题。由于氧化镓P型夹杂尚未处理，PN关于边缘终端设备结构一直是个难题。

根据氧化镓的异质性，龙世兵专家教授PN结前期研究基础，最终扩大了异质结终端设备的结构，应用于氧化镓SBD，并提高了元件的抗压水平。经过一系列的提升，元件完成了2.9 mΩ·cm2低导电电阻和2.1kV高击穿场强，输出功率质量因素达到1.52 GW/cm2。

在光学应用中，响应性和响应速度是光电探测器两个关键点的技术参数，但这两个指标值之间存在牵制关系，暗流激增。由于缺乏完善的原材料缺陷控制系统，以氧化镓原材料为代表的超宽带半导体探测器尤为明显。这篇论文的发表是为了减少这种情况。

龙世兵教授团队根据附加辅助灯源的引入完成了对光栅尺（OPG）控制计划为光电探测器处理芯片提供了一定程度的清晰度LED对于光学检测处理芯片综合平衡的改进，可以降低响应度与响应速度之间的关联，具有极其重要的参考实用意义。

但另一方面，氧化镓的批量生产问题通常是大规格、高质量的β相氧化镓基板不能生产制造，基板的缺点无法控制，现阶段适用于半导体元件的氧化镓单晶硅片间距仍然很长。

今年12月，国内明镓半导体材料宣布采用导模法，制造了高质量的4英尺β相氧化镓单晶取得了4英尺氧化镓单晶硅基板的技术突破，最终成功进行了多次试验，成为中国第一个掌握4英尺的公司β相氧化镓单晶基板生长发育科技企业。

国外层面，今年8月，日本企业NovelCrystal预计到三年后将逐步批量生产4英尺氧化镓单晶硅片，到2028年将逐步批量生产8英尺氧化镓单晶硅片，最终成本可降低到氮化硅的三分之一。

目前，在中国第三代和第四代半导体行业，产学研结合相对流畅。我们可以期待第四代半导体器件，包括氧化镓和金刚石，在未来几年在中国将进一步改进。

美国企业终端设备结构基板边缘

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