以氧化鎵、氮化鋁在內(nèi)的超寬禁帶半導(dǎo)體具有禁帶寬度大，擊穿電場(chǎng)和功率密度高，抗輻射能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在高溫、高壓和高輻射等極端環(huán)境下的應(yīng)用方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。目前超寬帶隙半導(dǎo)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(shí)驗(yàn)室第四代半導(dǎo)體首席科學(xué)家、新加坡工程院院士
近期，第十屆國(guó)際第三代半導(dǎo)體論壇&第二十一屆中國(guó)國(guó)際半導(dǎo)體照明論壇（IFWS&SSLCHINA2024）在蘇州召開(kāi)。期間，“超寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù) I”分會(huì)上，深圳平湖實(shí)驗(yàn)室第四代半導(dǎo)體首席科學(xué)家、新加坡工程院院士張道華做了“超寬禁帶半導(dǎo)體氧化鎵和氮化鋁特性研究”的主題報(bào)告，討論超寬帶隙半導(dǎo)體的研究狀況和主要問(wèn)題，分享了實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)近來(lái)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(shí)介紹了深圳平湖實(shí)驗(yàn)室在寬帶隙隙和超寬帶隙半導(dǎo)體研究方面的布局和規(guī)劃，基礎(chǔ)和配套設(shè)施，以便于同仁合作，共同推動(dòng)寬帶隙半導(dǎo)體科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展。
報(bào)告分享了氧化鎵和氮化鋁研究進(jìn)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(jìn)展，以及氮化鋁/富鋁鎵氮光致發(fā)光測(cè)量，包括光學(xué)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(jìn)展。
報(bào)告顯示，氧化鎵面臨著價(jià)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(dǎo)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(jià)帶頂能級(jí)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(bǔ)償膝效應(yīng)，形成VAl + nSiAl，導(dǎo)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(dǎo)致比接觸電阻率高等挑戰(zhàn)。
平湖實(shí)驗(yàn)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(bào)告指出，低碳化、電氣化、智能化是實(shí)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(lái)?？萍几淖兾磥?lái)，深圳平湖實(shí)驗(yàn)室將搭建研究與產(chǎn)業(yè)的橋梁，面向多種應(yīng)用前景，與合作伙伴并肩突破，共創(chuàng)未來(lái)。
嘉賓簡(jiǎn)介
張道華，曾任新加坡光電協(xié)會(huì)主席，南洋理工大學(xué)競(jìng)爭(zhēng)性研究項(xiàng)目審查委員會(huì)成員，電力與電子工程學(xué)院教授，電力與電子工程學(xué)院卓越研究計(jì)劃委員會(huì)主任,微電子學(xué)系副主任，半導(dǎo)體發(fā)光顯示中心副主任等職。他主持完成了30多個(gè)研究項(xiàng)目，包括新加坡第一批，南大第一個(gè)千萬(wàn)新元項(xiàng)目，被包括諾貝爾獎(jiǎng)金獲得者的評(píng)審團(tuán)評(píng)定為“杰出世界級(jí)研究進(jìn)展”。張道華目前是深圳平湖實(shí)驗(yàn)室第四代半導(dǎo)體首席科學(xué)家。他是物理學(xué)會(huì)（FInstP）和工程技術(shù)學(xué)會(huì)（FIET）會(huì)士，新加坡工程院院士(FSAEng)。
關(guān)于平湖實(shí)驗(yàn)室
國(guó)家第三代半導(dǎo)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(shí)驗(yàn)室作為主體運(yùn)營(yíng)單位，圍繞SiC和GaN及下一代先進(jìn)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(kāi)展核心技術(shù)攻關(guān)。
實(shí)驗(yàn)室位于深圳市龍崗區(qū)羅山科技園，占地面積130畝，100級(jí)潔凈間面積9500平米，擁有業(yè)界領(lǐng)先的寬禁帶功率半導(dǎo)體基礎(chǔ)設(shè)施，國(guó)際、國(guó)內(nèi)各類先進(jìn)設(shè)備380余臺(tái)套。實(shí)驗(yàn)室人力規(guī)模350人，匯聚海內(nèi)外頂尖人才，打造面向全國(guó)的開(kāi)放、公共、共享的科研、中試和分析檢測(cè)平臺(tái)，共同構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的未來(lái)。
（根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)資料整理，僅供參考）
