【专家风采】韩根全——技术专家委员会委员

个人介绍

      韩根全教授，西安电子科技大学微电子学院二级教授，国家杰青，入选陕西省高层次人才计划。担任西安电子科技大学杭州研究院后摩尔器件与芯片实验室主任。获得陕西省青年科技奖和电子学会优秀毕业论文优秀导师奖。目前担任IEEE Electron Device Letter编辑。

      韩根全本科毕业于清华大学材料科学与工程专业，2003年到中国科学院半导体研究所读直博研究生。2008年毕业后加入新加坡国立大学从事高端CMOS器件研究工作，期间发明和发展高迁移率GeSn沟道MOSFET器件，被Semiconductor Today等网站多次转载报道。2013年回国到现在主要从事后摩尔新型微电子器件和超宽禁带Ga₂O₃功率器件。发表学术论文260多篇，谷歌引次2900多次，H影响因子为27，授权发明专利20多项。

成果展示：

      韩根全教授在超宽禁带半导体氧化镓功率器件方面取得了系列创新性研究成果，是高导热衬底Ga₂O₃异质集成技术的提出者和共同发明人。Ga₂O₃禁带宽度为4.8～5.1 eV，击穿电场强度理论值为8 MV/cm，是Si的20倍以上，碳化硅（SiC）或氮化镓（GaN）的两倍以上。Ga₂O₃材料和器件已经是国际上竞相发展的战略高技术领域，但Ga₂O₃低热导率瓶颈是世界各国共同面临的核心难题。Ga₂O₃热导率仅是硅的1/5、SiC的1/10，直接在Ga₂O₃衬底上制备的器件面临散热挑战。

      从2017年到2019年韩根全教授课题组和国科学院上海微系统与信息技术研究所欧欣研究院课题组联合攻关，利用“离子刀”智能剥离与转移技术，原创实现了2英寸4H-SiC和硅（Si）衬底上Ga₂O₃异质集成晶圆和晶体管器件（见图1）。采用Ga₂O₃异质集成晶圆技术不仅可以全面解决器件散热问题，而且可以提供高绝缘异质衬底，不但可以在高温下获得稳定器件电学特性，而且可以最大程度地减少Ga₂O₃射频晶体管的射频损耗。该结果于2019年国际电子器件会议（International Electron Device Meeting，IEDM）报道之后，美国空军和海军马上跟进研究。目前，韩根全教授团队已经实现了SiC衬底上的Ga₂O₃异质集成晶体管，在室温到200℃范围内功率品质因子稳定在100 MW/cm²（见图2）。

图1 利用“离子刀”智能剥离与转移技术制备高导热衬底异质集成β-Ga₂O₃晶圆工艺流程[IEDM, 2019: 12.5. 1-12.5. 4]

图2 SiC衬底上的Ga₂O₃异质集成晶体管，在室温到200℃范围内功率品质因子稳定在100 MW/cm² [IEEE TED, 69(4), 2022: 1945-1949]

      2020到2021年，韩根全教授团队攻克了复杂的器件制备工艺，创新实现了基于n-Ga₂O₃/p-NiO_x异质结的超结晶体管（见图3），有效提升了器件的功率品质因子，相关结果发表在2021年的IEDM会议上。

图3 RESURF和SJ结构Ga₂O₃MOSFETs制备工艺流程 [IEDM, 2021: 36.5.1 - 36.5.4]

      Ga₂O₃凭借其优异的材料特性成为超宽禁带半导体的典型代表，被视为下一代功率、射频器件的理想材料之一，在有着高耐压、高功率和低能耗等需求的领域有着极大的潜在应用价值，其相关技术是各国争抢的关键技术高点之一。

专家寄语：

      我们将继续深入开展Ga₂O₃功率和射频器件的现有技术优化和新技术开发，致力于解决氧化镓器件存在的关键技术攻关，实现高性能Ga₂O₃器件。