【会员新闻】镓仁及伙伴学术成果（一）：导电型衬底的生长、检测与器件验证

        如何生长出大尺寸单晶，是氧化镓产业化面临的重要问题，尺寸每增加一英寸，裂纹控制与均匀性的难度都显著上升。一篇由浙江大学联合镓仁完成的论文^[1]，通过自研铸造法生长出6英寸（100）面氧化镓单晶，晶体实现了无裂纹、高质量、高均匀性生长，摇摆曲线半高全宽小于60 arcsec，表面粗糙度低于0.2 nm，缺陷密度不超过4×10⁴ cm⁻²，并被加工成正切和4°偏切衬底。这标志着大直径单晶制备技术取得重大进展，为国产氧化镓功率器件的产业化提供了可靠的材料来源。

        围绕质量评价体系，浙江大学与镓仁联合开展了一项电化学腐蚀研究^[2]，以镓仁（100）面衬底为研究对象，在室温下通过电压调控实现了多孔化处理与缺陷选择性腐蚀。低偏压下，表面形成随机分布的多孔结构；当电压超过约15 V的阈值后，衬底表面可选择性暴露出三类腐蚀坑，分别对应空洞、应变与位错。整个过程无需高温，且对衬底电学性能几乎无影响，为导电型衬底的缺陷识别提供了直观、低成本的手段。

        另一项由浙江大学与镓仁合作开展的研究^[3]，系统探讨了偏切角对衬底力学性能的影响。研究发现，与0°、4°偏切衬底相比，6°偏切衬底的硬度低约13%，弹性模量更高，在兼顾外延生长需求的同时，加工损伤更小。偏切角不仅是外延生长的需要，也直接影响加工良率，这一结果为衬底加工工艺优化提供了直接依据。

        在垂直功率器件中，漂移区需在低掺杂条件下承受千伏级电场，通常只有外延层才能胜任，衬底只起支撑作用。而一篇由中国科学院宁波材料所、甬江实验室与镓仁合作完成的论文^[4]，直接以镓仁低掺杂（100）面衬底作为漂移区，这要求衬底的缺陷密度、掺杂均匀性与厚度都达到外延级水准。研究通过在阴极引入室温溅射的20 nm氧化铟锡（ITO）插入层，解决了低掺杂衬底的欧姆接触问题，比接触电阻率低至2.6×10⁻⁵ Ω·cm²，器件比导通电阻由1580 mΩ·cm²降至26 mΩ·cm²，同时保持1.75 kV击穿电压与0.93 eV肖特基势垒高度，巴利加优值达117.8 MW/cm²。全程无需高温外延再生长，为氧化镓功率二极管的低成本规模化制造提供了新思路。