【国际时事】不使用贵金属坩埚制作氧化镓单晶

2英寸直径氧化镓晶片对外销售也在计划中。

晶体生长技术称为OCCC method 来源：C&A，東北大学。

      2022年4月，東北大学创业公司C&A的鎌田圭社长和東北大学材料研究所的吉川彰教授（兼任东北大学未来科学技术共同研究中心）宣布，不使用 "贵金属坩埚"的新型方法進行晶体成长，成功地生产出最大直径约5厘米的氧化镓（Ga₂O₃）单晶。该公司表示，在降低生产成本的同时，培养高质量的晶体将变为可能。

      氧化镓的节能效果比硅（Si）高约3,400倍，比碳化硅（SiC）高约10倍。 并且由于溶液晶体生长是可能的，氧化镓的成长速度比SiC快10～100倍。 一次性生产大量的晶体将成为可能，这有望降低氧化镓基板的成本。

然而，晶体成长方法直到现在都在使用含有昂贵的贵金属"铱"的"坩埚"中来保持融液。 这使得"生产成本难以降低"和"造成了氧气缺陷"成为了需要解决的问题。

      在这次研究小组已经开发出一种不使用“坩埚”的新型晶体生长装置和称为OCCC（Oxide Crystal growth from Cold Crucible）method的晶体成长技术。 具体来说，在有间隔空隙的特殊容器里填满氧化镓的原料，用高频线圈产生磁场，直接加热氧化镓原料。如果将高频磁场的输出提升，氧化镓原料就会融解。这时，原料融液和水冷容器之间的温度变得适合烧结，外围的氧化镓凝固，起到 "坩埚"的作用。

      为了实现Skull Melt的晶体成长方法，C&A独自开发了高频加热装置作为热源。 在这样的环境中将晶种通过接触融液来使晶体成长，就可以生产出大口径的氧化镓晶体。

      在本次实验中，生产出了最大直径约为5厘米的极高品质的氧化镓单晶。C&A计划利用这项研究的成果生产出直径为2英寸的氧化镓基板，以便尽早对外销售。 此外，通过优化晶体成长条件等，将实现晶体缺陷更低、尺寸更大的基板。