新闻动态
【国内新闻】鸿海研究院与国立阳明交通大学突破性进展！先进的G₂O₃技术开启第四代半导体新时代
日期：2024-09-06阅读：217
由鸿海研究院（HHRI）半导体所携手台湾国立阳明交通大学（NYCU），双方研究团队在第四代化合物半导体的关键技术上取得重大突破，提高了第四代半导体氧化镓 (Ga2O3) 在高压、高温应用领域的高压耐受性能，为未来高功率电子元件开辟了新的可能性。
第四代半导体氧化镓 (Ga2O3) 因其优异的性能，被视为下一代半导体材料的代表。它拥有超宽能隙 (4.8 eV)、超高临界击穿场强 (8 MV/cm) 等特性，较现有的硅 (Si)、碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN) 等材料具有显著优势，这些特性使得氧化镓特别适用于电动车、电网系统、航空航太等高功率应用场景。
Ga2O3 PN 二极管示意图和联合研究小组制造的器件横截面侧视图。(图片来源：HHRI）
本次研究 “Heteroepitaxially Grown Homojunction Gallium Oxide PN Diodes Using Ion Implantation Technologies（利用离子注入技术异位生长同质结氧化镓 PN 二极管）” 由鸿海研究院（HHRI）半导体所主任及台湾国立阳明交通大学（NYCU）讲座教授郭浩中博士及其团队，与国立阳明交通大学电子研究所洪瑞华教授团队的合作下完成。研究团队利用磷离子布植和快速热退火技术实现了第四代半导体 P 型 Ga2O3 的制造，并在其上重新生长 N 型和 N+ 型 Ga2O3，形成了 PN Ga2O3二极体，结果展示出优异的电性表现，这一突破性技术除了能大幅提升元件的稳定性和可靠性，并显著降低电阻。
此次鸿海研究院与阳明交大电子所通力合作研究成果已发表于高影响力指数 (impact paper) 的国际顶级材料科学期刊Materials Today Advances上。2023年，Materials Today Advances的影响力指数达到 10.25，并在材料科学领域的 SJR (Scimago Journal & Country Rank) 中排名前 25%。
由联合研究小组制作的 Ga2O3 PN 二极管器件和电性能分析：（a）线性比例 I-V 曲线；（b）电性能行为细分。(图片来源：HHRI）
Ga2O3 将在电力电子领域与 SiC 竞争：为更广泛的高性能应用铺平道路
鸿海研究院认为，Ga2O3元件有潜力成为具有竞争力的功率电子器件，能够直接与SiC元件竞争。目前，中国、日本和美国在Ga2O3研究方面处于领先地位，尤其是日本已经实现了4英寸和6英寸Ga2O3晶圆的产业化，而中国的多个研究机构和企业也在积极推进相关研究和产品开发。
展望未来，鸿海研究院表示，随着氧化镓技术的进一步发展，可以期待其在更多高压、高温和高频领域中有更广泛应用，将继续致力于此领域的研究，为全球技术创新和产业进步做出更大的贡献。
