以氧化鎵、氮化鋁在內(nèi)的超寬禁帶半導體具有禁帶寬度大，擊穿電場和功率密度高，抗輻射能力強等特點，在高溫、高壓和高輻射等極端環(huán)境下的應用方面具有顯著優(yōu)勢。目前超寬帶隙半導體的挑戰(zhàn)主要集中在材料性能的提升，摻雜和缺陷的調(diào)控以及成本的降低。
張道華
深圳平湖實驗室第四代半導體首席科學家、新加坡工程院院士
近期，第十屆國際第三代半導體論壇&第二十一屆中國國際半導體照明論壇（IFWS&SSLCHINA2024）在蘇州召開。期間，“超寬禁帶半導體技術(shù) I”分會上，深圳平湖實驗室第四代半導體首席科學家、新加坡工程院院士張道華做了“超寬禁帶半導體氧化鎵和氮化鋁特性研究”的主題報告，討論超寬帶隙半導體的研究狀況和主要問題，分享了實驗室團隊近來在氧化鎵和氮化鋁的理論研究和材料表征等方面所做的工作。同時介紹了深圳平湖實驗室在寬帶隙隙和超寬帶隙半導體研究方面的布局和規(guī)劃，基礎(chǔ)和配套設施，以便于同仁合作，共同推動寬帶隙半導體科學和技術(shù)的發(fā)展。
報告分享了氧化鎵和氮化鋁研究進展。涉及氧化鎵能帶結(jié)構(gòu)調(diào)控，包括β相氧化鎵晶體結(jié)構(gòu)、不同金屬在固溶體中的站位、不同金屬固溶體的能帶結(jié)構(gòu)、不同金屬固溶體種空穴平均有效質(zhì)量、銠固溶體中晶向分布等研究進展，以及氮化鋁/富鋁鎵氮光致發(fā)光測量，包括光學表征系統(tǒng)、氮化鋁外延光致發(fā)光和少子壽命、富鋁鎵氮光致發(fā)光等研究進展。
報告顯示，氧化鎵面臨著價帶平坦，空穴質(zhì)量大，空穴遷移率低，氧化鎵p-型摻雜難，β-Ga2O3的熱導率低等挑戰(zhàn)。49種金屬多數(shù)替換六配位Ga-I位原子更穩(wěn)定。多數(shù)固溶構(gòu)型有效質(zhì)量減小，其中β-(Rh0.25Ga0.75 )2O3的數(shù)值為β-Ga2O3的52.3%。β-(RhxGa1-x)2O3價帶頂能級顯著上升，上升的幅度位于1.35~2.95 eV范圍內(nèi)。氮化鋁面臨著AlN摻雜較難控制，Si摻雜形成DX中心，激活能增加至200 meV；高摻Si出現(xiàn)補償膝效應，形成VAl + nSiAl，導致電子濃度隨著Si摻雜增加反而降低；AlN材料中擬合Mg激活能為630 meV；歐姆接觸電阻大，加之AlN親合能低，導致比接觸電阻率高等挑戰(zhàn)。
平湖實驗室的研發(fā)方向涉及SiC器件及工藝、GaN器件及工藝、第三代躍升、第四代材料與器件等。報告指出，低碳化、電氣化、智能化是實現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵要素。 工業(yè)革命伴隨著能源革命，綠色、低碳、智能世界加速到來?？萍几淖兾磥?，深圳平湖實驗室將搭建研究與產(chǎn)業(yè)的橋梁，面向多種應用前景，與合作伙伴并肩突破，共創(chuàng)未來。
嘉賓簡介
張道華，曾任新加坡光電協(xié)會主席，南洋理工大學競爭性研究項目審查委員會成員，電力與電子工程學院教授，電力與電子工程學院卓越研究計劃委員會主任,微電子學系副主任，半導體發(fā)光顯示中心副主任等職。他主持完成了30多個研究項目，包括新加坡第一批，南大第一個千萬新元項目，被包括諾貝爾獎金獲得者的評審團評定為“杰出世界級研究進展”。張道華目前是深圳平湖實驗室第四代半導體首席科學家。他是物理學會（FInstP）和工程技術(shù)學會（FIET）會士，新加坡工程院院士(FSAEng)。
關(guān)于平湖實驗室
國家第三代半導體技術(shù)創(chuàng)新中心（深圳）于2021年12月由科技部授牌，2022年8月由深圳市科技創(chuàng)新局舉辦成立深圳平湖實驗室作為主體運營單位，圍繞SiC和GaN及下一代先進功率電子材料及器件、核心裝備及零部件、配套材料等領(lǐng)域，開展核心技術(shù)攻關(guān)。
實驗室位于深圳市龍崗區(qū)羅山科技園，占地面積130畝，100級潔凈間面積9500平米，擁有業(yè)界領(lǐng)先的寬禁帶功率半導體基礎(chǔ)設施，國際、國內(nèi)各類先進設備380余臺套。實驗室人力規(guī)模350人，匯聚海內(nèi)外頂尖人才，打造面向全國的開放、公共、共享的科研、中試和分析檢測平臺，共同構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的未來。
（根據(jù)現(xiàn)場資料整理，僅供參考）
