超寬禁帶半導體氧化鎵材料的產業進展及未來展望

李龍 宮學源 李培剛

1 前言

從2020年開始，日本經濟產業省（METI）大力支持“氧化鎵（Ga2O3）”半導體材料發展，計劃2025年前為私營企業和大學提供共約1億美元財政資金，意圖占領下一代功率半導體產業發展的制高點。以Novel Crystal Technology和Flosfia為代表的初創企業，正在聯合田村制作所、三菱電機、日本電裝和富士電機等科技巨頭，以及東京農工大學、京都大學和日本國家信息與通信研究院等科研機構，推動Ga2O3單晶及襯底材料以及下游功率器件的產業化，日本政產學研投各界已開始全面布局超寬禁帶半導體——氧化鎵材料。與此同時，全球半導體產業中具有全面領先優勢的美國，正在從前沿軍事技術布局的角度大力發展Ga2O3材料及功率器件。美國空軍研究實驗室、美國海軍實驗室和美國宇航局，積極尋求與美國高校和全球企業合作，開發耐更高電壓、尺寸更小、更耐輻照的Ga2O3功率器件。

不僅日、美正在布局，德國萊布尼茨晶體生長研究所、法國圣戈班以及中國電子科技集團等全球企業/科研機構也加入了Ga2O3材料及器件研發的浪潮中，這種半導體材料可謂是吸引了世界的廣泛關注。為何氧化鎵半導體能夠吸引全球各界的目光？其在未來半導體產業中將會有什么樣的前景？本文簡述了半導體材料的發展歷程、氧化鎵半導體的特點及優勢，以及氧化鎵的制備技術、研發與產業化進展，最后對氧化鎵半導體產業發展的未來進行了展望。

2 半導體材料發展歷程

自20世紀50年代開始，半導體行業得到了高速的發展，半導體材料也發展到了第3代。第1代半導體材料是以硅（Si）和鍺（Ge）為代表，其中Si具有很好的機械加工性能和熱性能，在自然界中儲量豐富、價格低廉，目前可以制備高純度大尺寸的單晶，因此極大推動了微電子行業的發展，其在半導體產業中具有不可替代的地位。隨著半導體科技的發展，對器件性能、尺寸和能耗的要求越來越高，硅材料也漸漸暴露了其缺點，尤其是在高頻、高功率器件和光電子方面的應用局限性。第2代半導體材料以磷化銦（InP）和砷化鎵（GaAs）為代表，許多性能指標比硅更優秀，更適合制備高速、高頻、高溫的功率器件和光電器件，推動了移動通訊技術的快速發展。

隨著高數據速率、低延遲的5G時代到來，以及電力電子領域對大功率器件的需求越來越高，低能耗、低成本、高頻、大功率器件的開發是半導體行業發展的必然趨勢。以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）和Ga2O3等為代表的第3代半導體材料逐漸被重視起來。和前2代半導體材料相比，第3代半導體材料具有更大的禁帶寬度、更高的擊穿電場強度、以及更快的電子漂移速度。此外，第3代半導體材料抗輻射能力強，化學穩定性好，在制備高頻、抗輻射、大功率和高密度集成的半導體器件方面具有明顯的優勢。其中，Ga2O3材料，是第3代半導體材料中的代表性材料之一，甚至有時被業界稱作為“第4代半導體”。由于綜合性能優異、制備簡單且成本低廉（可采用熔體生長工藝），Ga2O3成為繼GaN、SiC之后，最有可能產業化的第3代半導體材料，已經逐漸成為科研界、產業界和投資界的關注焦點。

3 Ga2O3材料特點

Ga2O3是一種直接帶隙的半導體材料，禁帶寬度約為4.9eV（不同晶體結構，不同取向等因素，禁帶寬度會有所差別），由于其禁帶寬度遠大于GaN和SiC，所以，被稱為超寬禁帶半導體材料。Ga2O3的擊穿場強理論上可以達到8MV/cm，是GaN的2.5倍，是SiC的3倍多；另外，Ga2O3良好的化學和熱穩定性，成本較低、制備方法簡單、便于批量生產，在產業化方面優勢明顯。

Ga2O3有5種同分異構體，包括α、β、γ、ε和δ。在這些同分異構體中，β相Ga2O3最為穩定，其他幾種相為亞穩相，這些亞穩相可以在一定的溫度下發生相變，轉變成為β相Ga2O3。在這些相中，α相Ga2O3為三方晶系，空間群是R-3c，晶格常數是a=b=4.98 ，c=13.43 ，α=β=90°，γ=120°； β相Ga2O3為單斜結構，空間群為C2/m晶格常數是a=12.23 ，b=3.04 ，c=5.80 ，α=β=90o，γ= 103.82o；γ相Ga2O3為立方晶系，它的空間群為Fd—3m，晶格常數為a=b=c=8.24 ，α=β=γ=90°，理想的尖晶石結構化學式應為AB2O4的形式γ相Ga2O3是有缺陷的尖晶石結構；ε相Ga2O3是目前爭論最多的同分異構體，比較認可的結構為六角晶系，空間群為Pna21，晶格常數為a=b=2.90 ，c=9.26 ，α=β=90°，γ=120°；δ相Ga2O3是目前為止研究和報道最少的同分異構體，其晶體結構屬于立方晶系，其空間群為Ia-3，晶格常數為a=b=c=9.40 ，α=β=γ=90°。

4 Ga2O3材料的應用

根據研究人員報道的結果，Ga2O3材料的潛在應用方向很多，包括光電探測、功率器件、射頻器件、氣敏傳感、光催化、信息存儲和太陽能利用和等。目前，Ga2O3商業化趨勢明朗的應用領域主要有2個方面。

4.1 日盲紫外光電探測器件

當太陽光通過大氣層時，臭氧層會對200～280nm范圍的紫外光進行吸收，導致該波段的光在大氣層以下是幾乎不存在的，把該波段也被稱為日盲波段，當探測器在該波段工作時，不受太陽光影響，背景噪音小，誤報率低，可全天候工作，因此其在航空航天領域和軍事領域具有重要的應用價值。目前，日盲探測技術可以通過施加濾波片、或者對某些寬禁帶半導體材料進行摻雜調控帶隙來實現。但是，高質量的紫外濾波片成本較高，多元化合物薄膜生長工藝相對復雜，限制了日盲型紫外探測器的廣泛應用。相比之下，Ga2O3材料帶隙為4.9eV，對應的吸收波長約為250nm的深紫外光，剛好為日盲紫外波段，被認為是日盲型光電器件的理想材料。

4.2 功率電子器件

功率器件對材料的耐擊穿場強要求較高，具有較大擊穿電場強度的材料，所制備的功率器件性能會越好。通過對常規的半導體材料進行分析發現，隨著帶隙增大，材料的擊穿電場強度有增加的趨勢。Ga2O3材料的帶隙較寬，具有較大的擊穿場強。根據理論分析，Ga2O3材料的擊穿場強可以達到8MV/cm，是Si材料的20倍以上，比目前第3代半導體中的GaN和SiC材料高出一倍以上。Ga2O3材料除了具有高的擊穿場強外，制備成器件后能耗也大大降低，是Si、GaN和SiC不能比的。由于Ga2O3材料具有高耐壓、低功耗的優勢，未來在高溫、高頻、大功率電力電子器件制備中具有廣闊的應用價值。

5 Ga2O3材料的制備技術

5.1 單晶制備技術

為了獲得大尺寸、高質量的Ga2O3單晶，熔融態生長是最合適Ga2O3的生長技術，尤其是在工業化生產的條件下。目前，利用熔融法生長單晶技術已經制備出大尺寸Ga2O3單晶，證明了制備大尺寸單晶的可行性。目前制備Ga2O3單晶的方法主要有6種，包括火焰法（Verneuil），光學浮區法（Optical Floating zone）、豎直布里奇曼（Vertical Bridgman）/豎直梯度凝固法（Vertical Gradient Freeze）、導模法（Edge—Defined Film—Fed Growth，EFG）和柴可拉斯基法（Czochralski methods）等。其他一些生長晶體的方法，比如氣相沉積法，助熔劑法等，對于大尺寸單晶的產業化制備具有較大難度，因而沒有得到發展。

5.1.1 火焰法

火焰法可能是最早的Ga2O3單晶制備方法，該方法最初是在20世紀初為制備合成紅寶石而開發的，后來用于單晶金屬氧化物的制備，該技術使用氫氧焰加熱并熔化氧化物粉末，并將熔化的液滴結晶成為晶坯，通過籽晶的下降以及連續進料，實現單晶的生長。利用該方法制備出來的單晶棒直徑約3/8英寸，長度為1英寸，另外利用這種方法，也生長了鎂（Mg）、鋯（Zr）等摻雜的Ga2O3單晶。由于這種技術在大尺寸單晶生長方面受到限制，后來被其他方法取代。

5.1.2 浮區法

浮區法早些年常于制備無氧Si單晶，這種技術可以很好地控制晶體的質量，以及摻雜濃度，由于這種方法相對簡單，對材料體系要求較低，這種方法被用于很多材料體系的單晶生長。采用浮區法生長Ga2O3單晶的報道也很多，包括純Ga2O3以及摻雜的Ga2O3單晶。目前文獻中報道的最大單晶尺寸為1英寸，利用這種方法制備Ga2O3單晶，晶向主要延<100><001>和<110>方向生長。

5.1.3 柴可拉斯基法

柴可拉斯基法是很多半導體單晶生長的主要方法之一，利用這種方法，可以用來生長大尺寸的單晶。這種方法最早用于生長的半導體單晶是在20世紀50年代，用于生長Ge單晶。2000年，德國萊布尼茨晶體生長研究所采用該方法制備了Ga2O3單晶，后來通過研究，提高了該方法制備Ga2O3單晶的穩定性，制備出了直徑2英寸的Ga2O3單晶。該方法也被用于制備元素摻雜的Ga2O3單晶。如果要生長更大尺寸單晶，氧含量必須大幅度增加，將導致銥坩堝部分氧化，會在Ga2O3單晶中形出現氧化銥雜質。所以，利用該方法生長大尺寸的Ga2O3單晶具有一定的困難。

5.1.4 垂直布里奇曼法

垂直布里奇曼法與柴可拉斯基法和浮區法生長單晶的原理相似。柴可拉斯基法單晶生長過程中，主要用銥坩堝，為了避免銥坩堝氧化，所以需要限制生長氣氛中的氧含量。對于Ga2O3單晶來說，生長時需要高的氧含量，避免氧空位的產生。垂直布里奇曼法生長單晶采用的是鉑銠坩堝，對生長氣氛限制較少，因此更適合生長Ga2O3單晶。單晶尺寸通過坩堝的尺寸進行控制。利用這種方法生長的單晶，一般來說是垂直于（100）晶面生長的，這主要是由于（100）晶面間的作用力相對來說較弱，[100]方向的生長速率較慢。

5.1.5 導模法

導模法單晶生長和柴可拉斯基方法比較相似，主要區別是在導模法生長單晶時，熔區頂端安裝了一個特殊的模具，可以控制晶體生長的形狀。通過設計可獲得形狀復雜的晶體，另外，這種方法生長單晶的速度也可以大幅度提高，該方法在大尺寸氧化鋁單晶制備上技術已經比較成熟。由于Ga2O3材料與氧化鋁材料的特性比較類似，所以，在產業化方面，能夠很容易將氧化鋁單晶生長技術轉移到Ga2O3單晶生長上。導模法可以克服柴可拉斯基法制備大尺寸單晶的缺點，是最有潛力制備更大尺寸Ga2O3單晶的一種技術。

基于以上對各種生產技術的分析，將來要想規模化生產大尺寸Ga2O3單晶，浮區法由于不使用任何坩堝，可能是生長大尺寸單晶的一個比較好的手段。另外，導模法也已經證明了其生長大尺寸Ga2O3單晶的能力，雖然該技術不是一個標準的量產化單晶生長技術，但是，是目前能夠最快實現大尺寸單晶的最佳解決方案。

自從1964年美國宇航公司（The Aerospace Corporation）采用火焰法制備單晶以來，對于Ga2O3單晶生長的研究不斷展開。國外的研究主要集中在美國、德國和日本。美國在Ga2O3單晶生長方面開始較早，除宇航公司外，IBM Watson研究中心也對Ga2O3單晶生長進行了研究。早期研究主要是利用傳統的火焰法，單晶的尺寸很小。近些年來，關于大尺寸Ga2O3單晶的研究鮮見報道。在德國，長期開展Ga2O3研究工作的主要是萊布尼茨晶體生長技術研究所（Leibniz Institute for Crystal Growth），該研究所主要利用柴可拉斯基法生長單晶，技術已經相當成熟，目前報道的最大尺寸單晶為2英寸。

目前，日本在Ga2O3單晶生長方面具有世界領先地位，他們主要利用浮區法、導模法和垂直布里奇曼法。其中，浮區法和導模法單晶生長技術均在日本興起，并得到很好的應用，因此日本在這2種技術上具有成熟的工藝。浮區法主要是以東京工業大學、日本國立材料研究所、東北大學和早稻田大學為主。導模法主要以佐賀大學（Saga University）、國立信息與通信技術研究所（National Inst. Of Information and Comm.）、田村公司（Tamura Corporation）以及并木精密珠寶公司（Namiki Precision Jewel Co.，Ltd）為主。2016年，田村公司已經能夠穩定制備出4英寸的Ga2O3單晶基片，初步獲得了6英寸可展示的Ga2O3單晶基片。垂直布里奇曼法主要是以信州大學（Shinshu university）和不二越機械股份有限公司（Fujikoshi Machine Corporation）為主。

國內在Ga2O3單晶生長方面起步也比較早，中國科學院上海光學精密機械研究所（以下簡稱“中科院上海光機所”）在2006年報道了浮區法制備Ga2O3單晶，尺寸可以達到1英寸。隨著Ga2O3材料關注度提高，關于Ga2O3單晶生長的探索工作也逐漸增多。山東大學在2016年報道了導模法制備Ga2O3單晶，單晶尺寸為1英寸。同濟大學與中科院上海硅酸鹽研究所合作，在2017年報道了利用導模法制備出了2英寸的Ga2O3單晶。同一年，中國科學院安徽光學精密機械研究所也報道了采用提拉法制備出直徑30mm的Ga2O3單晶晶坯。天津的中國電子科技集團公司第四十六研究所（以下簡稱“中電科46所”）在Ga2O3單晶制備方面，發展比較快，利用導模法可以生長出（100）、（010）、（001）、（-201）面大于2英寸的β—Ga2O3單晶，是目前國內公開報道制備Ga2O3單晶尺寸最大。總之，國內Ga2O3單晶制備還有很長的路要走。

5.2 外延薄膜沉積技術

外延薄膜沉積技術是制備半導體器件的核心工藝之一，與器件的性能息息相關。目前，已經有一些外延薄膜沉積技術非常成熟，并用于半導體器件的制備，比如Si基器件、GaAs基器件和GaN基器件，這些半導體技術，可以直接用到Ga2O3薄膜制備上。目前用于Ga2O3外延薄膜沉積的主要技術包括分子束外延（Molecular Beam Epitaxy，MBE）、鹵化物氣相外延（HVPE）、金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）和噴霧化學氣相沉積（Mist—CVD）技術。

5.2.1 分子束外延技術（MBE）

分子束外延技術（MBE）是在超高真空系統中沉積，能夠獲得非常高質量的外延薄膜。這種設備一般配有高能電子反射（Reflection High Energy Electron Diffraction，RHEED）裝置，可以在原子層精度上實時監測薄膜的表面結構和形貌。該技術已經被用于沉積GaAs和GaN半導體薄膜，也用于一些氧化物半導體材料的薄膜沉積，比如氧化銦（In2O3）。在沉積Ga2O3薄膜時，由于其超高真空環境，以及高純度的源材料，制備非摻雜Ga2O3薄膜時，缺陷數量極少，殘留載流子濃度也非常低。在制備摻雜薄膜時，可以有效的控制載流子濃度。由于分子束外延的原子層沉積精度，在制備Ga2O3基異質結和超晶格方面，優勢明顯。但是分子束外延技術沉積薄膜，設備價格比較昂貴，沉積速率比較低，不太適合產業化生產。所以，在半導體行業中的應用相對較少，大部分在科研實驗室中使用。

5.2.2 分子有機氣相沉積（MOCVD）

分子有機氣相沉積（MOCVD）是在化學氣相沉積（CVD）基礎上發展的，利用金屬有機物作為前驅體，氣化以后，傳輸到沉積腔內，并通過熱分解的方式，將金屬元素分離出來沉積到相應的襯底上。由于這種方式可以大面積成膜，生長速率高，非常適合工業化生產。目前，MOCVD在GaN基半導體器件產業化制備工藝中已經成熟應用。在Ga2O3外延薄膜沉積方面，也已經得到了應用，目前已經報道了沉積出的薄膜具有非常低的缺陷，電子遷移率達接近理論預測值，在制備高性能功率器件方面具有很好的潛力。另外，由于MOCVD設備通常可以實現800℃以上襯底加熱，對于實現高濃度鋁（Al）摻雜非常有利。隨著Ga2O3襯底制備技術的發展，高質量的同質外延也會得到相應的進步。只需要Ga前驅體作為金屬有機源，氧可以從無機源中獲得，比如氧氣或水，有時，臭氧也被用作氧源。目前，最常見的前驅體是三甲基鎵（TMGa）。MOCVD被認為是理想的Ga2O3外延薄膜量產設備。

5.2.3 噴霧化學氣相沉積（Mist-CVD）

噴霧化學氣相沉積（Mist—CVD）是一種結構簡單，成本低廉的薄膜沉積技術，也是在CVD系統中，利用所生成的薄霧在加熱的襯底上進行反應，獲得高質量的薄膜。Mist—CVD技術的原理和結構類似于熱解法制備薄膜的技術，該技術已經在一些金屬氧化物半導體材料中得到應用，比如氧化鋅（ZnO）、氧化錫（SnO2）和鋅鎂氧（ZnMgO）等。日本京都大學對傳統制備噴霧沉積技術進行了改造，用來制備氧化鎵薄膜，把這項技術稱為Mist—CVD。目前Mist—CVD技術在Ga2O3上的應用也得到了廣泛的發展。京都大學的研究小組利用溶于水和鹽酸（HCl）的化學物質，即乙酸丙酮鎵，乙酰丙酮鐵，乙酰丙酮鋁和無水氯化錫等作為金屬源，在藍寶石襯底上生長的α相Ga2O3和摻雜的α相Ga2O3外延薄膜。另外，無機前驅物氯化鎵，溴化鎵或者碘化鎵也可以作為前驅體生長Ga2O3薄膜。日本FLOSFIA公司，已經利用Mist—CVD在4英寸藍寶石襯底上制備高質量的α相Ga2O3薄膜，并可以商業化購買。利用Mist—CVD技術制備α—（AlxGa1-x）2O3時，Al的含量可以達到x=0.8，這對后續的器件制備具有重要的意義。雖然Mist—CVD技術在制備Ga2O3薄膜方面展示出了較大的優勢。但是，該技術的積累還不夠，需要跟多的探索和驗證。另外，由于該技術主要用來制備α相Ga2O3薄膜，所以，在產業化過程中，不能完全取代其他沉積技術。

5.2.4 鹵化物氣相外延沉積技術（HVPE）

鹵化物氣相外延沉積技術（HVPE）是一種非常古老的外延薄膜生長技術，以前曾用于Ⅲ—Ⅴ族半導體的生長，該技術獲得材料的純度較高，生長速度較快，并且過程簡便，但是，由于其制備厚膜的表面比較粗糙，并存在大量缺陷，即使在同質襯底上進行外延，也無法改變這種狀態。所以，在制備器件之前，需要對薄膜表面進行拋光處理。大尺寸外延薄膜的厚度均勻性控制比較難。最近，利用該項技術已經獲得了高質量的Ga2O3薄膜，日本的NCT（Novel crystal Technology，Inc.）公司，已經商業化出售10μm厚的硅摻雜β—Ga2O3薄膜。除了β相Ga2O3薄膜外，利用HVPE技術，也可以制備α相薄膜。

6 Ga2O3研發及產業化進展

6.1 國外進展

在Ga2O3方面，日本在襯底—外延—器件等方面的研發全球領先，不過研究氧化鎵功率元件并進行開發的并不是上述范疇的大中型功率半導體企業，而是初創企業。

2011年，京都大學投資成立了公司“FLOSFIA”。在2015年，NICT和田村制作所合作投資成立了Ga2O3產業化企業——Novel Crystal Technology（簡稱“NCT”）。現在，2家公司都是日本Ga2O3研發的中堅企業，這也是世界上僅有的2家能夠量產Ga2O3基礎材料（單晶和外延）及器件的企業，整個業界已經呈現出“All Japan”的景象。

FLOSFIA公司是專門從事噴霧化學氣相沉積法（Mist—CVD）制備半導體薄膜的公司。該公司也致力于利用Ga2O3材料，開發高功率、低損耗的功率器件。通過研發，該公司已經報道成功開發了一種肖特基二極管，該器件具有非常低的導通電阻，證明了Ga2O3在功率器件產業化方面的可行性。

2018年，電裝與FLOSFIA宣布合作研發新一代功率半導體設備，旨在降低電動車用逆變器的能耗、成本、尺寸及重量。FLOSFIA計劃2021年實現Ga2O3器件量產。

NCT采用的方案是基于HVPE生長的Ga2O3平面外延芯片，他們的目標是加快超低損耗、低成本β相Ga2O3功率器件的產品開發。資料顯示，NCT已經成功開發，制造和銷售了直徑最大為4英寸的Ga2O3晶片。而在2017年11月，NCT與田村制作所（Tamura Corporation）合作成功開發了世界上第1個由Ga2O3外延膜制成的溝槽型MOS功率晶體管，其功耗僅為傳統硅MOSFET的1/1000。

美國空軍研究室（AFRL）在2012年注意到了NICT的成功，研究員Gregg Jessen領導的團隊探索了Ga2O3材料的特性，結果顯示，Ga2O3材料的速度和高臨界場強在快速功率開關和射頻功率應用中具有顛覆性的潛力。在這個成果的激勵下，Jessen建立了美國的Ga2O3研究基礎，獲得了首批樣品。AFRL目前致力于將電子束曝光技術引入到Ga2O3器件的制程工藝中，并將晶體管的尺寸降到微米級以下，這樣將可使器件具備非常高的速度和擊穿電壓，成為快速開關應用的有力競爭產品。

據外媒報道，2020年4月，美國紐約州立大學布法羅分校（the University at Buffalo）正在研發一款基于Ga2O3的晶體管，能夠承受8 000V以上的電壓，且其厚度與一張紙相當。該團隊在2018年制造了一個由5μm厚（一張紙厚約100μm）的Ga2O3制成的MOSFET，擊穿電壓為1 850V。該產品將用于制造更小、更高效的電子系統，可應用在電動汽車、機車和飛機上。

6.2 國內進展

與國外相比，我國開展Ga2O3研究只有十余年時間，但是直到近年來中電科46所的技術突破才實現了距離產業化“一步之遙”。從公開資料能了解到目前從事Ga2O3材料和器件研究的單位和企業，主要包括中電科46所、西安電子科技大學、北京郵電大學、中科院上海光機所、中國科學院上海微系統與信息技術研究所（以下簡稱“上海微系統所”）、復旦大學、南京大學、山東大學、中國科技大學、廈門大學、鄭州大學等高校及科研院所。科技成果轉化的公司有北京鎵族科技有限公司、杭州富加鎵業科技有限公司等。通過國內同行的努力，我國在 Ga2O3研究和產業化方面都取得了很大進展。

中電科46所在2019年報道了利用導模法制備出了可加工出4英寸晶圓的Ga2O3晶坯，這是目前為止國內報道唯一能夠達到該尺寸的記錄保持者。在器件方面，中國電子科技集團公司第十三研究所（以下簡稱“中電科13所”）在國內處于領先水平，該單位的研究人員創新性采用柵下熱氧化技術，實現增強型Ga2O3 MOSFET器件，閾值電壓達到4.1V，開關比達到108。提出的雙層源場板結構可以有效抑制Ga2O3溝道和氮化硅（SiN）鈍化層中的尖峰電場強度，器件擊穿電壓超過3 000V。

在日盲紫外光電探測器應用方面，北京郵電大學是國內較早開展外延薄膜生長和日盲紫外光電器件芯片制備相關研究工作的高校，在該方面的研究工作被國內外同行高度認可，處于國際領先的地位。

在2019年12月，上海微系統所和西安電子科技大學合作，利用“萬能離子刀”智能剝離與轉移技術，首次將晶圓級β相Ga2O3單晶薄膜（400nm）與高導熱的Si和4H—SiC襯底晶圓級集成，并制備出高性能器件，很好地解決了Ga2O3導熱的問題。在2020年6月，復旦大學科研團隊通過固—固相變原位摻雜技術，制備出了具有高摻雜濃度和薄膜結晶質量的p型摻Ga2O3薄膜，為Ga2O3的p型摻雜提供了新的技術路線。

在產業化方面，國內剛剛起步。2017年年底，北京鎵族科技有限公司注冊成立，該公司是國內首家、國際第2家專業從事Ga2O3半導體材料開發及應用產業化的高科技公司，是北京郵電大學的科研團隊科研成果轉化形成公司。杭州富加鎵業科技有限公司成立于2019年12月，是由中國科學院上海光機所與杭州市富陽區政府共建的“硬科技”產業化平臺——杭州光機所孵化的科技型企業。很多投資基金也開始關注Ga2O3產業，尋找相關的創業項目和創業團隊，推動我國Ga2O3產業的發展。

7 未來展望

Ga2O3材料是超寬禁帶半導體代表性材料之一，在日盲紫外探測和高功率器件方面具有獨特的優勢，是超寬禁帶半導體材料的一顆新星。日本在產業化方面發展迅速，大尺寸單晶和外延薄膜技術基本成熟，為器件的產業化奠定了基礎，在器件產業化方面已經初具規模。國內由于受基礎材料（單晶和外延）的限制，在Ga2O3產業化方面進展緩慢，需要國內科研界、產業界和投資界共同努力。

根據預測，Ga2O3功率器件市場和光電探測市場的需求持續增長、相關產業化進程將不斷加速。據市場調查公司——富士經濟于2019年6月5日公布的寬禁帶功率半導體元件的全球市場預測來看，2030年Ga2O3功率元件的市場規模將會達到1，542億日元（約92.76億元），這個市場規模要比GaN功率元件的規模（1085億日元，約65.1億元）還要大。相信在不遠的未來，Ga2O3行業會進入一個快速的發展期，半導體行業將迎來一個重大機遇。

10.19599/j.issn.1008-892x.2021.05.004