2021年11月7-10日，以“芯動力 新征程——寬禁帶半導體的機遇與挑戰(zhàn)”為主題的第四屆全國寬禁帶半導體學術會議在廈門盛大召開。

 

 

 

近年來，寬禁帶半導體已成為全球高技術競爭戰(zhàn)略制高點之一，國際半導體及材料領域研究和發(fā)展的熱點，基于寬禁帶半導體材料，半導體照明已經形成巨大規(guī)模的產業(yè)，并在電子功率器件領域繼續(xù)深入發(fā)展。本屆會議由中國有色金屬學會寬禁帶半導體專業(yè)委員會、中國電子學會電子材料學分會、第三代半導體產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯盟(CASA)聯合主辦，廈門大學、南京大學承辦，福建省半導體光電材料及其高效轉換器件協同創(chuàng)新中心、福建省半導體材料及應用重點實驗室、廈門市未來顯示技術研究院、廈門大學物理科學與技術學院、微納光電子材料與器件教育部工程研究中心、半導體照明聯合創(chuàng)新國家重點實驗室、北京麥肯橋新材料生產力促進中心有限公司全力協辦。

 

其中，中科潞安、亞格盛電子、中微公司、先普、奧趨光電、Crystal、昂坤視覺、南大光電、Novel Crystal、中鎵半導體、金竟科技、力冠微電子裝備、良允科技、化合積電、志橙半導體、南京伯奢詠懷、上海翱晶、卓立漢光、納維科技、尚勤光電、邁塔光電、中電化合物、恒普真空、鎵特半導體、中紫半導體、泰克科技、鵬城半導體、鴻陽科技、JAPAN CREATE、江蘇第三代半導體研究院、元旭半導體在內的國內外知名廠商的參與展示，以及來自國內寬禁帶半導體領域學術界、產業(yè)界的專家學者、科研技術人員、院校師生、企業(yè)家代表近150家單位超500人參與。圍繞寬禁帶半導體材料生長技術、材料結構與物性、光電子和電子器件研發(fā)以及相關設備研發(fā)等領域開展廣泛交流，促進產學研用的交流合作。

 

 

 

開幕大會

 

在11月8日上午召開的開幕大會上，中國科學院院士、國家自然科學基金委員會信息科學部主任、西安電子科技大學教授郝躍，大會主席、第三代半導體產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯盟理事長、國家半導體照明工程研發(fā)及產業(yè)聯盟理事長吳玲，大會主席、廈門大學校長張榮教授，集美大學黨委書記沈燦煌，廈門市科技局局長孔曙光，中國有色金屬學會寬禁帶專業(yè)委員會常務副主任、北大東莞光電研究院常務副院長、北京大學教授張國義，半導體照明聯合創(chuàng)新國家重點實驗室主任、中國科學院半導體研究所研究員李晉閩，北京大學理學部副主任沈波教授，江蘇第三代半導體研究院院長、中科院蘇州納米所副所長徐科研究員，國家電網全球能源互聯網研究院原副院長、廈門大學講座教授邱宇峰，東北師范大學副校長徐海陽教授，第三代半導體產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯盟秘書長于坤山，三安光電股份有限公司總經理林科闖，廈門光莆電子股份有限公司董事長林瑞梅等一大批國內寬禁帶半導體領域業(yè)界資深專家、教授和優(yōu)秀中青年學者、以及產業(yè)界科研技術人員、機構嘉賓、院校師生、企業(yè)家代表等超500人參與本次學術盛會。

 

大會現場

 

在8日上午召開的開幕式上，廈門大學校長張榮教授，中科院院士、國家自然科學基金委信息學部主任、西安電子科技大學教授郝躍，中國有色金屬學會寬禁帶專業(yè)委員會常務副主任、北大東莞光電研究院常務副院長、北京大學教授張國義，第三代半導體產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯盟理事長、國家半導體照明工程研發(fā)及產業(yè)聯盟理事長吳玲，廈門科技局孔曙光局長先后為大會致開幕詞。因新冠肺炎疫情阻隔，諾貝爾物理學獎獲得者天野浩（Hiroshi Amano）教授通過視頻方式為本屆會議致辭。

 

 

廈門大學校長張榮教授

 

張榮校長致辭時表示，廈門大學是國內最早創(chuàng)辦半導體學科的高校之一，廈門大學半導體研究和廈門半導體產業(yè)的發(fā)展共同進步，在政府和產業(yè)的支持下不斷取得新進展，利用地緣優(yōu)勢，廈門大學與當地的三安光電、光莆電子、乾照光電等企業(yè)聯合攻關，重點開展關于基于寬禁帶半導體的固態(tài)照明光源、深紫外消殺技術等方面的交流合作，推動寬禁帶半導體的技術轉化和創(chuàng)新。今年是國家“十四五”的開局之年，站在新起點，新征程上，如何邁好我國寬禁帶半導體發(fā)展的步伐至關重要，面對當前的科技博弈，科技的自立自強，是應對風險挑戰(zhàn)的必然選擇。

 

 

中科院院士、國家自然科學基金委信息學部主任、西安電子科技大學教授郝躍

 

郝躍院士致辭時表示，寬禁帶半導體被列為國家“十四五”發(fā)展規(guī)劃中，國家自然科學基金委非常關注寬禁帶與超寬禁帶半導體的發(fā)展，希望從基礎研究的角度不斷推進寬禁帶和超寬禁帶半導體的發(fā)展，先從重大項目群開始，成熟后考慮再推進重大研究計劃，推進寬禁帶和超寬禁帶半導體基礎研究的關鍵和核心技術的突破，利用這次機會，希望廣大業(yè)界同仁可以探討寬禁帶半導體的發(fā)展，以及如何利用好機遇，不斷推進產業(yè)的進步和發(fā)展。

 

中國有色金屬學會寬禁帶專業(yè)委員會常務副主任、北大東莞光電研究院常務副院長、北京大學教授張國義

 

張國義教授致辭時表示，以碳化硅、氮化鎵等為代表的寬禁帶半導體發(fā)展是國際熱點，在半導體照明領域已經形成規(guī)模化的產業(yè)，在功率器件和射頻器件方面不斷深入發(fā)展，氮化鎵、金剛石等為代表的新材料半導體迅速發(fā)展，一些新的材料正在擴展，寬禁帶半導體未來會越來越寬廣。會議對于促進交流，協同創(chuàng)新起到了積極的作用，也得到高度認可，影響力日益增大，希望大家通過此次會議廣泛的討論交流，發(fā)現合作機會，實現優(yōu)勢互補，助力我國搶占寬禁帶半導體國際戰(zhàn)略制高點，推動科學技術發(fā)展進步。

 

 

諾貝爾物理學獎獲得者天野浩（Hiroshi Amano）教授

 

Amano教授視頻致辭時表示，寬禁帶半導體在解決全球性的問題上，正變得越來越重要，比如硅基功率器件面臨的不足，可以利用寬禁帶半導體來解決，基于寬禁帶半導體的高頻晶體管能夠為5G甚至是5G之后的無線通信系統提供支持，此外，還可以用于抑制新型冠狀肺炎傳播的深紫外消毒器制備。深信會議能圓滿成功，所有與會者都能享受到精彩的演講和熱烈的討論，并啟迪下一步的創(chuàng)新和研發(fā)。

 

 

第三代半導體產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯盟理事長、國家半導體照明工程研發(fā)及產業(yè)聯盟理事長吳玲

 

吳玲理事長致辭時表示，從國際形勢來看，我們面臨非常嚴峻的發(fā)展環(huán)境，半導體在科技創(chuàng)新，產業(yè)發(fā)展方面到了一個很關鍵的時期，寬禁帶半導體不僅僅在支撐雙碳實現，支撐數字化，智能化以及產業(yè)提升等方面具有非常重要的作用，而且如果能和我國巨大的能源，交通，信息，智能制造巨大市場需求相結合，有可能形成在全球的技術優(yōu)勢和產業(yè)制衡，重塑全球半導體產業(yè)格局。第三代半導體的發(fā)展對業(yè)界同仁也是千載難逢的機遇，希望大家利用好這次會議的平臺充分交流討論，推動政產學研深度融合，以及學科的交叉融合發(fā)展，也希望廈門利用好這次機會，如同推動半導體照明產業(yè)發(fā)展一樣，再次做出表率。

 

 

廈門科技局孔曙光局長

 

孔曙光局長致辭時表示，寬禁帶半導體的發(fā)展速度非?？?，廈門產業(yè)發(fā)展基礎好，發(fā)展速度快，經過多年的發(fā)展，在光電領域已經有很好的積累，在發(fā)展寬禁帶半導體中具有優(yōu)勢。2019年廈門就啟動了未來產業(yè)培育工程，進行搶先布局，第三代半導體是其中之一，力爭2025年實現第三代半導體產業(yè)相關的產值能達到200億元以上，目前也形成了碳化硅和氮化鎵兩條產業(yè)鏈，廈門也積極推動布局，增大原始創(chuàng)新能力，希望大家共同努力，共創(chuàng)美好明天。

 

中科院院士、西安電子科技大學郝躍教授分享大會報告

 

中科院院士、國家自然科學基金委信息學部主任、西安電子科技大學郝躍教授帶來了“寬禁帶半導體電子器件新進展”的主題報告；三安光電股份有限公司林科闖總經理帶來了“大功率GaN藍綠激光器芯片設計、生長和制作 ”的主題報告；廈門大學校長張榮教授介紹了基于寬禁帶半導體量子結構的物理效應與器件應用；中國科學院半導體研究所李晉閩研究員帶來了“紫外LED研發(fā)及應用進展”的主題報告；廈門大學講座教授邱宇峰分享了18 kV SiC IGBT的研制；TKK創(chuàng)新實驗室教授Yogi Ota分享了寬帶隙半導體、研發(fā)歷史和實踐。幾大精彩主題報告，從技術、產業(yè)，趨勢的角度，廣度與深度結合，高屋建瓴，酣暢淋漓，帶來一場知識與認知的激蕩。

 

郝躍院士在報告中指出：“如今從世界范圍來看，寬禁帶半導體越來越得到重視，以氮化鎵和碳化硅為代表的寬禁帶半導體開始進入發(fā)展成熟期，已經從研究階段逐步向產業(yè)化發(fā)展，其中寬禁帶半導體商用化程度越來越高，包括氮化鎵、碳化硅等，而超寬禁帶半導體包括金剛石、氧化鎵和氮化鋁等研究也有了進展。”同時在報告中也詳細分享高頻與超高頻電子器件，毫米波GaN SBD、高線性GaN半導體器件，低電壓GaN半導體器件-5G/6G射頻終端器件，Si基GaN—高阻低損耗低翹曲外延與器件技術，超臨界流體提高4H-SiC MOSFET器件性能等最新進展以及相關成果。

 

 

廈門大學校長張榮教授分享大會報告

 

量子結構材料與器件是近年來光電信息功能材料與器件研制的前沿，廈門大學校長張榮教授在報告中，詳細分享了基于寬禁帶半導體量子結構的物理效應與器件應用的最新進展以及研究成果，涉及到半導體帶隙工程、態(tài)密度工程與元激發(fā)工程，利用帶隙工程提升器件光電性能，利用態(tài)密度工程改善光發(fā)射性能，基于元激發(fā)工程的新型發(fā)光器件等。報告指出，利用帶隙工程提升器件光電性能，固溶體技術、異質結構以及極化誘導的能帶剪裁，支撐了高效率RGB發(fā)光二極管，高響應度雪崩倍增探測器件的發(fā)展。利用態(tài)密度工程改善光發(fā)射性能，從三維、二維到一維乃至零維的態(tài)密度工程，實現載流子的多種光電性質調控，包括偏振、載流子輸運，調制帶寬，發(fā)散角，自旋和Droop效應等?；谠ぐl(fā)工程的新型發(fā)光器件，基于量子限制結構和金屬等高激元的元激發(fā)調控形成了多粒子耦合的準粒子，提升了寬帶隙材料的自發(fā)輻射率，實現了低閾值激光和偏振調控。

 

 

三安光電股份有限公司林科闖總經理分享大會報告

 

氮化鎵基激光器將半導體激光器的波長拓展到藍、綠光波段，帶動大色域激光顯示、高亮度激光照明等領域的技術革新，并正興起為激光加工銅、金等金屬的最好光源。在投影顯示,激光加工,激光照明,存儲等領域具有重要的應用前景與廣泛的市場需求。三安光電股份有限公司林科闖總經理在報告中，結合相關研究分享了大功率GaN藍綠激光器芯片設計、生長和制作以及三安光電最新的研發(fā)成果以及發(fā)展路線圖，涉及大功率GaN藍光激光器特征，GaN綠激光器界面改進等。

 

中國科學院半導體研究所李晉閩研究員分享大會報告

 

隨著紫外光固化技術日臻成熟，其在固化領域的應用份額在逐年上升。新冠疫情加速了紫外殺菌消毒市場培育，對深紫外LED產業(yè)發(fā)展起到了極大的推動作用，吸引更多的企業(yè)投資深紫外LED產業(yè)。在生物醫(yī)療、防偽鑒定、凈化領域、計算機數據存儲和軍事領域，紫外LED技術不斷取得突破，新的應用替代也在不斷發(fā)生。尚處于技術發(fā)展期的紫外LED技術已呈現出廣闊的市場應用前景，有望繼通用照明之后，成為半導體光電領域又一具有巨大市場前景的新興產業(yè)。李晉閩研究員在報告中全面分享了紫外LED技術現狀與發(fā)展趨勢，紫外LED應用示范與產業(yè)機遇。他表示，氮化物深紫外LED作為下一代紫外光源，具有廣闊的應用前景，紫外LED應用市場正面臨快速增長的良好機遇，及早部署，把握先機，方可有望成為未來的市場領導者。深紫外LED產業(yè)面臨著從裝備、外延、芯片到封裝中的一系列技術挑戰(zhàn)，其中尤其以裝備和外延最為核心，開發(fā)出高性能的深紫外MOCVD裝備是突破 深紫外LED產業(yè)瓶頸的關鍵。

 

 

廈門大學講座教授邱宇峰分享大會報告

 

大功率電力電子器件是推動電網向柔性半導體化方向發(fā)展的電力電子裝備的核心，碳化硅電力電子器件已經成為國內外研究和產業(yè)化熱點，電力電子裝備技術隨功率半導體器件的發(fā)展而逐代演進。功率半導體器件的發(fā)展是推動力電網電力電子裝備演進關鍵因素。碳化硅器件具有高結溫、高電壓、高頻的特點，非常適合電網應用，其廣泛應用將推動電網的電力電子化進程。高壓大功率碳化硅器件研制仍需突破電流密度、大尺寸襯底外延、低寄生參數封裝，成品率等問題。邱宇峰教授在報告中分享了能源轉型背景下電網形態(tài)的演進，硅基器件制約電網柔性半導體化進程，高壓SiC  IGBT面臨的襯底質量、外延生長、芯片設計、芯片工藝以及芯片解決方案、器件解決方案，封裝解決方案等。他表示，新能源為主題的新型電力系統，要求電力電子裝備在電力系統各個層面起到決定性支撐作用。硅器件性能參數已經接近極限，碳化硅器件的應用將大大推動電網柔性化、電力電子化進程。

 

 

KK創(chuàng)新實驗室Yogi Ota教授遠程云視頻報告

 

因為疫情阻隔，KK創(chuàng)新實驗室Yogi Ota教授通過遠程云視頻報告，分享了寬帶隙半導體、研發(fā)歷史和實踐等內容，從不同角度分享了最新進展，包括射頻功率的材料比較、電力應用熱模擬等。

 

在9日下午召開的閉幕大會上，來自香港科技大學劉紀美教授、中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所徐科研究員、英國謝菲爾德大學王濤教授、北京大學理學部副主任沈波教授、臺灣交通大學郭浩中教授、山東大學徐現剛教授等嘉賓帶來了精彩報告。

 

 

香港科技大學劉紀美教授云視頻報告

 

香港科技大學劉紀美教授遠程視頻的方式帶來了題為“高性能GaN垂直溝槽柵極MOSFET”的主題報告，具體分享了GaN功率晶體管：橫向和縱向設計;GaN垂直溝槽MOSFET的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)；不同清洗處理器的設備結果；具有厚底電介質的器件設計；厚底電介質工藝等內容。

 

 

中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所徐科研究員

 

中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所徐科研究員詳細分享了氮化鎵單晶材料的HVPE法與液相法生長研究的最新成果。涉及GaN在尺寸Si襯底上的MOCVD外延生長、GaN在藍寶石襯底上的MBE外延生長，HVPE方法和生長裝備，HVPE生長GaN單晶襯底的現狀，從界面到表面的應力調控和應力分布，HVPE方法生長GaN的厚度和位錯密度的關系，生長界面調控和應力調控，降低位錯密度，氨熱法生長GaN的原理和裝備等。報告同時指出，GaN單晶材料生長的關鍵難題是面臨各類器件的特殊需求的挑戰(zhàn)，比如更大的晶面尺寸，更高的晶體質量，更優(yōu)異的光學質量，更優(yōu)異的電學性能，合適的鏡面取向，更低的成本等。

 

 

英國謝菲爾德大學王濤教授云視頻報告

 

英國謝菲爾德大學王濤教授通過遠程云視頻的方式，分享了關于用于微型顯示器和VLC的μLED和HEMT的，一種實現單片片上集成的直接外延方法。涉及到μLED顯示屏的當前狀態(tài)、內量子效率、外延生長，在單芯片上實現單片集成μLED/HEMT微顯示的外延等。報告指出，研究開發(fā)出了一種新的選擇性外延方法，在不涉及任何干蝕刻的情況下實現微型 LED；新的選擇性外延方法，以集成具有最高EQE和最窄光譜線寬的μLED/晶格匹配DBR等。

 

北京大學理學部副主任沈波教授分享大會報告

 

AIN是具有戰(zhàn)略意義的超寬禁帶半導體，禁帶寬度6-2eV,高擊穿場強11.7MV/cm,高熱導率3.41W/cm.K，具有二階和三階光學非線性。與GaN晶格失配率2.4%，熱膨脹系數非常接近，在深紫外光電器件，高功率密度電子器件、濾波器、非線性光學器件等領域，具有不可替代的重要應用。北京大學沈波教授做了題為“高質量AIN單晶襯底和外延薄膜的制備”的主題報告，具體分享了AIN單晶襯底的PVT生長，藍寶石上AIN薄膜的MOCVD外延生長，Si襯底上AIN薄膜的MOCVD外延生長等最新研究進展。

 

報告指出，AIN單晶襯底和高質量AIN外延薄膜是寬禁帶半導體器件發(fā)展的關鍵基礎材料，是國家的戰(zhàn)略需求，也是國際上尚未攻破的難題之一。研究創(chuàng)新發(fā)展了“蔓延式PVT生長”方法，研制了PVT專用裝備，初步解決了一系列技術難題，成功研制出2英寸AIN晶體和襯底晶片。創(chuàng)新發(fā)展了“小合攏區(qū)NPSS側向外延”方法，藍寶石襯底上AIN外延層XRD搖擺曲線半高寬132（002）/140（102）arcsec;AIGaN基MQW發(fā)光波長276nm時IQE達83.1%，p-AIGaN基MQW發(fā)光波長276nm時IQE達83.1%。研究也創(chuàng)新發(fā)展了“納米圖形化符合AIN/Si襯底”技術，Si襯底上AIN外延薄膜XRD搖擺曲線半高寬409（002）/677（102）arcsec 。

 

 

臺灣交通大學郭浩中教授云視頻報告

 

臺灣交通大學郭浩中教授通過云視頻報告，介紹了用于全彩顯示和VLC的新型 microLED的最新技術成果以及相關應用的研究進展，包括下一代顯示技術，MicroLED的全彩挑戰(zhàn)、嵌入量子點的高均勻性和高效率納米多孔GaN用于顏色轉換MicroLED顯示器，具有VLC應用潛力的高穩(wěn)定性全彩顯示設備，高速綠色半極性等。

 

 

山東大學副教授彭燕云視頻報告

 

“芯片之爭就是材料之爭，沒有材料核心技術，就相當于在別人的地基上蓋房子，再大也不堪一擊”，一代材料，一代芯片，半導體材料具有核心地位，當前從研發(fā)到規(guī)模量產，進入產業(yè)快速發(fā)展期，“十四五”開局之年，國家啟動了多項第三代半導體項目，涉及新型顯示和戰(zhàn)略電子材料、高性能制造技術與重大裝備等，政策支持力度更大，資產市場活躍。也面臨著應用市場需求增長等機遇。

 

山東大學徐現剛教授（彭燕老師代講）通過云視頻方式帶來了題為“碳化硅單晶襯底的研究進展”的主題報告，分享了SiC材料研究進展及產業(yè)現狀等內容，包括SiC功率器件，SiC基射頻器件，SiC生長系統，SiC中位錯缺陷等。其中，報告指出，國內SiC商業(yè)化襯底以4英寸為主，逐步向6英寸過渡。微管密度小于1個/cm2 ，實現95%的襯底可用面積，存在單晶性能一致性差，成品率低下，成本高等問題，國產高性能襯底自給率仍然較低，占全球的市場份額不到5%。

 

大會現場

 

據介紹，本屆會議為期兩天，包含開閉幕兩場大會，同期設置了“材料生長與表征”、“光電子器件及應用”、“電力電子器件及應用”、“新型寬禁帶半導體材料及應用”和青年論壇五場同期分會，并有POSTER交流和企業(yè)展覽展示。大會共收錄論文摘要355篇，其中大會報告12個，邀請報告58個，口頭報告71個，海報展示186個。根據注冊統計數據顯示參會代表超過600人，因疫情原因實際參會代表超過500人，贊助單位31家，29家企業(yè)參與展示，參與單位超過150家，線上開閉幕式報告直播觀看人次超過13000+。

 

在疫情常態(tài)化防控背景下，本次全國寬禁帶半導體學術會議的成功召開，無疑是對我國寬禁帶半導學術研究與第三代半導體產業(yè)發(fā)展具有里程碑意義。在為期兩天的會期時間里，密集的高水平報告，前沿研究內容分享交相輝映，讓與會的嘉賓和青年科研代表享受到寬禁帶技術“科研盛宴”。