【专家风采】张晓东 —— 联盟技术专家委员会委员

成果展示

1. 氧化镓薄膜MOCVD外延生长

        探索Ga₂O₃单晶薄膜异质外延的生长动力学机制，实现了硅和蓝宝石衬底上的高质量薄膜外延生长。开展Si衬底Ga₂O₃薄膜异质外延，引入AlN和金属Mo插入层降低Si与Ga₂O₃之间的晶格失配以及抑制Si衬底在外延过程中的氧化，从而提升Ga₂O₃薄膜结晶质量抑制缺陷的产生，有效提升了薄膜晶体质量。通过铟（In）作为表面活性剂辅助外延，促进Ga₂O₃薄膜的横向合并，解决了薄膜表面的沟壑形貌问题，在国际上首次报道了（001）β-Ga₂O₃的MOCVD高质量同质外延，为大尺寸（001）面β-Ga₂O₃的发展奠定了材料基础。

2. 氧化镓日盲紫外探测器与集成

        通过原位单晶纳米颗粒的高质量Ga₂O₃薄膜实现了高速、高灵敏度的日盲紫外探测器阵列制备，以及成像和显示演示，为探测技术的应用拓展提供了新的方向与可能。原位Ga₂O₃单晶纳米颗粒能够有效地调控薄膜的生长模式，降低薄膜中的位错和缺陷从而缓解自陷空穴的产生，在254 nm紫外光照射下实现-3 dB带宽超2 kHz、衰减时间缩短至62 μs的超快响应特性，同时保持>10¹⁴ Jones的比探测率和4.2×10⁴ mA/W的高响应度，且此探测器具有极佳的线性度，线性动态范围可达61 dB，且器件噪声电流仅为5.23×10^-3 pA Hz^-1/2。

3. 氧化镓功率电子器件与工艺

        研究开发了β-Ga₂O₃不同氮离子注入浓度和激活退火温度作为U型槽栅MOSFET器件的电流阻挡层技术，UMOSFET器件在未使用场板时击穿电压达到了1.3 kV，展示了氮离子注入工艺实现高性能 β-Ga₂O₃ UMOSFET的应用潜力。基于多鳍通道结构设计的欧姆接触阳极二极管，利用亚微米鳍沟道引发的自耗尽效应，有效抑制高电场下的漏电流，实现了1148 V击穿电压和1 μA/cm²超低反向漏电流，并在150 ℃下保持稳定运行。制备了增强型垂直多鳍晶体管，通过双栅极几何限域技术在无需p型层的条件下实现可靠常关特性。该系列成果为β-Ga₂O₃功率电子器件的研发应用提供了技术路径和解决方案。

参考文献：

        [1] GF Guo, et al. Kilovolt-Class β-Ga₂O₃ Multi-Fin-Channel Diodes with Ohmic-Contact Anode [C], IEEE 37th International Symposium on Power Semiconductor Devices and ICs. Kumamoto, Japan, 2025, 609-612.

        [2] ZL Zou, et al. Over 1.3 kV β-Ga₂O₃ Vertical UMOSFET With High Concentration of N-Ion Implantation and Activation Annealing Temperature [J]. IEEE Transactions on Electron Devices, 2025, 72(5): 2461-2466.

        [3] YJ Ma, et al. 702.3 A·cm^-2/10.4 mΩ·cm² β-Ga₂O₃ U-Shape Trench Gate MOSFET With N-Ion Implantation [J].  IEEE Electron Device Letters, 2023, 44(3): 384-387.