【国际时事】IKZ 与 CrysTec 合作生产氧化镓衬底

        IKZ 研究所和 CrysTec 公司现正携手合作，向大学和工业界的研究人员提供这种在电力电子领域具有高度创新潜力的新型半导体材料，以推动其研究和开发。

        随着能源转型的进行，能源电网的结构也在发生变化，从集中式联合供热电厂转向分散式能源发电装置。然而，由于存在许多小型发电机和储能设施，能源必须不断进行转换。因此，为了将太阳能发电厂产生的直流电转换为交流电，例如，需要开关来在按下按钮时将电力进行转换，并且在不引起过多热损耗的情况下高效地流动。对于电动汽车也是如此：如果要实现高达1000公里的电池续航里程，电力需要在不引起显著热损耗的情况下传送到电动机。"对于这两个领域，都需要新一代的功率电子设备，而其中关键词就是氧化镓，" 柏林阿德勒斯霍夫的莱布尼茨晶体生长技术研究所（IKZ）主任Thomas Schröder教授说道。氧化镓让我们能够在比以前更高的功率水平上更加高效地工作，并且不会导致开关组件过热而融化。

        在IKZ研究所，已经对半导体材料Ga₂O₃的生长和研究进行了15余年。该材料在功率电子应用中的效率远远超过了当前半导体技术的“明星”——浮区硅（Si）、碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）。同时，研究人员能够从熔融体中拉出直径为2英寸（约5厘米）的单晶。目前，IKZ是欧盟唯一能够生产氧化镓单晶的研究所。“我们的专长显然在于工厂工程、晶体生长和晶体分析。然而，我们仍需要开发如何从单晶中高效精确地切割大面积的基片，这些基片是全面探索和优化功率电子材料所必需的，”负责IKZ研究所‘电子器件用晶体材料’部门负责氧化镓基片的原型开发的Thomas Straubinger博士强调。

        此时，在Innovations-Park Wuhlheide的中型企业CrysTec开始入局。多年来，该公司通过研究项目和来自IKZ特殊晶体的衬底准备，与IKZ保持着联系，并销售给全球氧化物电子研究市场。约10年前，两家开始在氧化镓领域进行合作。现在，两家公司将共同研究和开发将来自IKZ的Ga₂O₃晶体精确加工成直径高达2英寸的晶片的过程。CrysTec的全球分销网络更便于将这些材料转售给大学、研究机构和工业。CrysTec的总经理Knut Peters表示：“由于与IKZ的合作，CrysTec能够为研究和创新应用提供世界领先的产品。通过纳入Ga₂O₃，我们可以扩展这个产品组合，这是在市场上给予我们优势的另一个重要步骤。”目前，IKZ和CrysTec正在联合开发高效的生长、加工和外延技术，并通过德国经济和气候保护部（BMWK）资助的项目‘GO-Wafer：开发具有[100]和[001]方向的标准化氧化镓晶片生产技术’（KK5276901AG1）来确定商业可行的衬底原型规格。

        这次合作完全符合IKZ的使命，不仅要生产和鉴定新材料，还将这些材料提供给广泛的学术、大学和工业界。由于这次合作，该研究所首次有能力将氧化镓提供给外部市场，Thomas Schröder强调说：“我们希望尽可能多的世界各地的研究团队参与其中，并贡献他们的专业知识，推动对氧化镓认知的发展。”

        由于碳化硅开关，电动汽车的续航里程已经得到显著提高。如果IKZ及其合作伙伴的有前途的研究结果得到确认，氧化镓有可能实现下一次续航的飞跃。到目前为止，这种半导体尚未上市。“然而，已经有很多主要的电力电子制造商和客户与我们联系，”Thomas Schröder说，“他们不想变得措手不及，而是想早早地确保潜在的创新。”