氮化鎵、碳化硅和氧化鎵等超寬禁帶晶體在高功率和高頻電子器件、光電子器件以及新能源系統(tǒng)中具有重要應用。通過材料生長、器件設計和熱管理技術的不斷進步，這些材料在性能和可靠性方面不斷提升，推動了相關領域的技術創(chuàng)新和產業(yè)發(fā)展。未來，隨著研究和技術的進一步深入，超寬禁帶半導體材料將為高效、可靠的電子和光電子器件提供更廣闊的應用前景。
6月22日-23日，“新一代半導體晶體技術及應用大會在濟南召開。本次會議在第三代半導體產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟指導下，由山東大學新一代半導體材料研究院、山東大學晶體材料國家重點實驗室、濟南市歷城區(qū)人民政府、山東中晶芯源半導體科技有限公司、山東華光光電子股份有限公司、極智半導體產業(yè)網（m.jycsgw.cn）、第三代半導體產業(yè)共同主辦。
期間，“氮化鎵、超寬禁帶晶體及其應用”平行論壇上，來自全國各地的科研及產業(yè)界代表們深入研討，追蹤氮化鎵、超寬禁帶晶體技術發(fā)展與前沿趨勢。山東大學教授徐明升、南京大學教授謝自力、中國科學院半導體所研究員張逸韻、中國科學技術大學教授孫海定、山東大學晶體材料國家重點實驗室執(zhí)行主任于浩海共同主持了該分論壇。
山東大學教授徐明升
南京大學教授謝自力
山東大學晶體材料國家重點實驗室執(zhí)行主任于浩海
Nitride Crystals Inc.執(zhí)行總裁Yuri MAKAROV
《Device quality true bulk AlN with prospectives to grow 6" crystals》
Nitride Crystals Inc.執(zhí)行總裁Yuri MAKAROV做了Device quality true bulk AlN with prospectives to grow 6" crystals"的主題報告，分享了相關研究進展。報告認為，如果將SiC用作制造初始AlN晶種的晶種，則可以在合理的時間內（而不是幾十年內）制造4“（6”和8”）AlN晶片。
北京化工大學教授張紀才
《（11-22）AlN材料的HVPE生長及其二極管制備研究》
AlN是制備深紫外光電子器件的重要半導體材料。北京化工大學教授張紀才做了“（11-22）AlN材料的HVPE生長及其二極管制備研究”的主題報告，分享了最新研究進展與成果，包括（11-22）半極性AlN及器件，涉及HVPE生長、肖特基二極管。報告顯示，結合低溫緩沖層和高溫外延生長技術，在M平面藍寶石襯底獲得了膜厚超過8μm、表面光滑無裂紋的高質量2英寸AlN單晶薄膜， 沿[11-23]和[1-100]半高寬分別為641和346弧秒。 結Ti/Al/Ni/Au和高溫快速退火，在（11-22）AlN上實現(xiàn)歐姆接觸。在950℃退火溫度下，比接觸電阻率為0.792Ω•cm2 。成功制備半極性（11-22）AlN的橫向結構肖特基二極管，器件具有良好的單向導通特性。當溫度從300K升高到450K時，理想因子 n從6.5減小到3.1，有效SBH從1.12eV增加到1.79eV。器件在450 K的高溫下也能穩(wěn)定工作。
西安電子科技大學教授薛軍帥
《氮化鋁異質結材料同質外延技術研究》
氮化鋁（AlN）異質結材料同質外延技術在光電子器件、高頻器件和傳感器等領域具有重要應用，該技術研究為新型光電子器件和高頻器件的發(fā)展提供了重要的基礎，未來有望在光電通信、生物醫(yī)學和軍事領域等多個領域展開廣泛應用。西安電子科技大學教授薛軍帥做了“氮化鋁異質結材料同質外延技術研究”的主題報告，分享了相關研究進展。
中國科學院半導體研究所副研究員康俊杰
《氮化物位錯演化及控制研究》
氮化物外延層中的大多數(shù)位錯是刃型穿透位錯 （TD），這些位錯會降低氮化物器件的性能。由于缺乏可用的滑移系統(tǒng)，減少刃型TD是極其困難的。中國科學院半導體研究所副研究員康俊杰做了“氮化物位錯演化及控制研究”的主題報告，分享了最新研究進展與成果，包括GaN材料穿透位錯演化機制、GaN材料外延和位錯抑制等內容，報告顯示，研究指出了大失配襯底的刃位錯產生和演變機制，引入摩爾紋技術判斷氮化物位錯的基本信息；提出石墨烯插入層降低刃位錯的技術，GaN材料的晶體質量相較于無石墨烯外延生長，刃位錯降低了一個數(shù)量級，并具有改善應力的效應；實驗上觀察到晶格失配，并且觀察到5/7的原子環(huán)，證實了兩個半原子面和穿透刃位錯的存在；從理論上，分析認為滑移勢壘的降低有利于應力的釋放和位錯的湮滅。
廈門大學物理科學與技術學院副院長 、教授黃凱
《顯示用Micro-LED技術新進展》
Micro-LED顯示技術被譽為下一代顯示技術及終極顯示技術，在學術界和產業(yè)界引起廣泛關注。廈門大學物理科學與技術學院副院長 、教授黃凱做了“顯示用Micro-LED技術新進展”的主題報告，重點介紹團隊針對技術瓶頸所做的工作新進展：開發(fā)基于機器學習的外延結構和芯片工藝設計模型，大幅度提高研發(fā)成本和效率；開發(fā)氮化物Micro-LED芯片刻蝕及表/界面修復、鈍化全套新技術，基本解決了“尺寸效應”問題等。
中國電子科技集團公司第十三研究所基礎研究部高級工程師蘆偉立
《射頻用氮化物外延材料的新進展》
隨著射頻應用向高頻段擴展，化合物半導體的高載流子遷移率、高飽和電子漂移速度等方面的優(yōu)勢逐漸凸顯。GaN 技術因其高功率、高效率、高線性優(yōu)勢，在國防和電信基建方面發(fā)揮重要作用。中國電子科技集團公司第十三研究所基礎研究部高級工程師蘆偉立（代中電科十三所基礎研究部主任房玉龍）做了“射頻用氮化物外延材料的新進展”的主題報告，詳細分享了SiC基GaN HEMT進展、III族氮化物基GaN HEMT進展、N面GaN外延進展、QST襯底GaN外延進展等內容。報告指出，碳化硅基氮化鎵射頻器件同時具備了碳化硅的高導熱性能和氮化鎵在高頻段下大功率射頻輸出的優(yōu)勢，2023年，主流GaN射頻技術仍是GaN on SiC。外延材料朝著大尺寸發(fā)展是必由之路，6英寸是4英寸面積的2.25倍，相當于節(jié)省55%的時間成本和材料成本。報告顯示，QST襯底GaN外延方面，面臨的研究難點是QST的多晶AlN核心與GaN外延層熱匹配，Ga/Si回熔、QST襯底的單晶Si成核表面與GaN之間大的晶格失配導致的裂紋、翹曲等問題仍存在，需要和緩沖層厚度相匹配的應力控制層。和Si襯底相比（Ra=0.0547nm），QST襯底的Si表面粗糙度大（Ra=1.91nm），導致外延界面、表面粗糙大，需要對工藝優(yōu)化以獲得高質量的外延表面。
北京大學教授楊學林
《GaN基電子材料中的缺陷及其調控研究》
北京大學教授楊學林做了“GaN基電子材料中的缺陷及其調控研究”的主題報告，分享了Si襯底上GaN基功率電子材料外延生長、Si襯底上GaN基射頻電子材料外延生長、新功能襯底上GaN薄膜的外延生長、GaN基材料中的缺陷物理研究等內容。研究提出通過點缺陷工程調控應力與位錯的物理思想，在Si上獲得的GaN外延薄厚度和體電子遷移率指標位居國際前列；提出了一種C離子注入方法，有效抑制了生長過程中Al原子向Si襯底的擴散，將Si襯底上GaN的射頻損耗降至0.13 dB/mm@10 GHz；在Si(100)、金剛石等新功能襯底上實現(xiàn)了單晶GaN薄膜的MOCVD外延生長；發(fā)展多種點缺陷測試方法，確認了GaN中C雜質和Jog的原子構型。
香港科技大學、思坦科技博士后、研究員劉弈镈
《第三代半導體光電器件與Micro-LED新型顯示技術》
第三代半導體光電器件和Micro-LED新型顯示技術代表了當前光電子領域的前沿技術，香港科技大學、思坦科技博士后、研究員劉弈镈做了“第三代半導體光電器件與Micro-LED新型顯示技術”的主題報告，分享了相關研究成果。報告顯示，GaN上的均外延GaN UVA微LED配置以其改進的晶體質量為特征，導致顯著提高的峰值EQE和降低的效率下降率。在同質外延和異質外延的材料/器件/系統(tǒng)水平上進行了系統(tǒng)的比較分析，表明顯示質量優(yōu)越。
山東大學教授張雷
《氮化物晶體生長研究進展》
氮化物半導體材料有機會成為我國半導體技術和產業(yè)崛起新的突破口。山東大學教授張雷做了“氮化物晶體生長研究進展”的主題報告，分享了HVPE法GaN晶體生長研究進展和PVT法AlN晶體生長研究進展。其中，GaN單晶生長裝備方面，針對臥式HVPE設備生長GaN單晶厚度均勻性差問題, 采用數(shù)值模擬研究了反應器結構對單晶生長的影響規(guī)律, 通過設計獨特的出氣口結構, 實現(xiàn)了2英寸厚度均勻GaN晶體生長。數(shù)值模擬和生長實驗相結合, 優(yōu)化改進了進氣法蘭、架體以及尾氣處理等結構, 實現(xiàn)了2-4英寸GaN晶體的穩(wěn)定生長, 完成了生長裝備的國產化替代。報告顯示，AlN晶體生長裝備及生長等關鍵技術取得顯著進展, AlN晶體尺寸突破2英寸。已提供小量樣品進行相關器件驗證，晶體質量繼續(xù)優(yōu)化中。
南京大學助理教授莊喆
《Micro LED微顯示技術研究進展》
作為新型的顯示技術，Micro LED具有高亮度、高分辨率、低功耗和快速響應等優(yōu)點，也仍處于發(fā)展階段。南京大學助理教授莊喆做了“Micro LED微顯示技術研究進展”的主題報告，分享了Micro LED 顯示產業(yè)的發(fā)展態(tài)勢、面臨的機遇與挑戰(zhàn)以及技術研究進展。Micro-LED微顯示技術面臨的挑戰(zhàn)涉及到Micro LED微顯示陣列制程技術、晶圓級Micro LED光電異質集成技術等。Micro LED微顯示技術研究進展涉及二維晶體MoS2 TFT驅動Micro LED微顯示技術、高功率轉換效率紅光InGaN Micro-LED芯片、超高分辨Micro-LED微顯示技術、量子點色轉換全彩Micro-LED微顯示技術、Micro-LED與氮化鎵基驅動晶體管集成技術等。報告顯示，研究發(fā)展了‘壘層Al補償?shù)幕旌辖Y構量子阱技術’，精確調控量子阱中的In組分，有效提升了紅光Micro LED 發(fā)光效率，10微米芯片WPE達到 4%。研究發(fā)展了微小尺寸發(fā)光器件表/界面修復技術，極大提升微米級藍/綠光芯片發(fā)光量子效率。研究開發(fā)了藍光Micro LED顯示陣列激發(fā)圖形化的紅、綠量子點 色轉換層實現(xiàn)全彩顯示技術。
中國科學技術大學教授孫海定
《新型紫外發(fā)光和探測一體化集成器件》
新型紫外發(fā)光和探測一體化集成器件具有紫外波段高度一致的發(fā)光和探測性能，可以實現(xiàn)紫外光源和光探測功能的集成，具有廣泛的應用前景，特別是在環(huán)境監(jiān)測、生物醫(yī)學和光通信等領域。中國科學技術大學教授孫海定做了“新型紫外發(fā)光和探測一體化集成器件”的主題報告，分享了相關研究進展與成果。
中國科學院微電子研究所研究員康玄武
《GaN肖特基與新應用》
中國科學院微電子研究所研究員康玄武做了“GaN肖特基與新應用”的主題報告，分享了薄勢壘混合陽極SBD的研究、電路應用等內容。報告指出，建立了具有自主知識產權的薄勢壘GaN肖特基二極管技術與器件體系，研制了低開啟、低漏電、高可靠的GaN SBD；研制了基于GaN SBD的限幅器模塊以及限幅器MMIC，證明了GaN SBD限幅器能夠打破傳統(tǒng)Si和GaAs PIN限幅器的功率容量和恢復時間制約瓶頸為GaN PA、LNA以及限幅器的單片集成奠定了基礎。
深圳大學研究員劉新科
《低成本氮化鎵垂直器件》
近年來，氮化鎵（GaN）基功率器件因其在高電壓和高溫操作下的超低導通損耗而吸引了相當大的研究興趣，可用于下一代功率電子電路。深圳大學研究員劉新科做了“低成本氮化鎵垂直器件”的主題報告，分享了相關研究進展，涉及GaN-on-GaN功率器件：功率二極管（SBD、PND）、功率晶體管（HEMT，F(xiàn)ET）、X-on-GaN技術（GaN上氧化物，GaN上2D）等。
廣東工業(yè)大學教授張紫輝
《界面缺陷效應對 GaN功率電子器件的影響研究》
廣東工業(yè)大學教授張紫輝做了“界面缺陷效應對 GaN功率電子器件的影響研究”的主題報告，分享了半導體工藝的提參、建模與仿真，TCAD仿真介紹，p-NiO終端GaN垂直功率電子器件物理建模、芯片制備與表征，MIS結構GaN垂直功率電子器件物理建模、芯片制備與表征，HfO2場板GaN/AlGaN功率電子器件物理建模、芯片制備與表征等內容。報告指出，TCAD仿真軟件在提高半導體器件的性能、產品研發(fā)效率和良率方面發(fā)揮著重要作用，在工藝研發(fā)和器件設計環(huán)節(jié)中扮演至關重要的角色，是半導體芯片制造和集成電路設計領域的重要研發(fā)工具。在多界面區(qū)域物理模塊對載流子輸運影響機制的研究方面，建立了金屬/超薄SiO2介質層/(Al)GaN結構中載流子輸運和復模型，并通過了器件層面的驗證；創(chuàng)新性提出了LED在正向工作過程中，金屬/半導體界面是反偏狀態(tài)，因此制備了巨有MIS結構的藍光LED和深紫外LED，抑制表面載流子耗盡效應，實現(xiàn)發(fā)光效率的提升。
中國科學院半導體所研究員張逸韻
《Si基異質集成GaN微腔激光器制備及其光電器件研究進展》
中國科學院半導體所研究員張逸韻做了“Si基異質集成GaN微腔激光器制備及其光電器件研究進展”的主題報告，分享了GaN異質集成的意義及技術路線、Si基異質集成微腔激光器的設計和研發(fā)、Si基異質集成的GaN生物探針等內容。報告顯示，圍繞Si基異質集成的GaN光電器件開發(fā)了4英寸Si（100）基異質集成的高質量GaN薄膜轉移及拋光的技術路線，以此技術為平臺，實現(xiàn)了光泵浦的綠光微盤激光器（Eth~95kW/cm2）、綠光微環(huán)激光器（Eth~1.5kW/cm2）、定向出光的非對稱六邊形結構的諧振腔激光器，(Eth~112kW/cm2) 和藍綠雙波長激光器 (Eth_blue~115kW/cm2&Eth_green~98kW/cm2) 。在電注入器件的設計和制備上也做了許多有益的嘗試，為之后的電泵浦器件的制備打下了基礎。在生物醫(yī)療領域，制備了GaN的光學探針用以神經調控，并綜合考慮生物兼容性、出光角度、器件溫升等因素，制備了藍寶石基的雙波長micro-LED探針、硅基陣列綠光RCLED生物探針、以及藍光RCLED生物探針和光刺激陣列，而隨著我們研究的深入，越來越多的跡象表明Si基異質集成的GaN光電器件有著諸多優(yōu)勢，有望在光遺傳學領域發(fā)揮重要作用。
中電科四十六所王玉周
《大尺寸氧化鎵單晶生長及外延技術》
大尺寸氧化鎵（GaN）單晶生長和外延技術是制備高質量GaN材料的關鍵技術之一，對于提高GaN器件的性能和降低成本具有重要意義。中電科四十六所王玉周做了“大尺寸氧化鎵單晶生長及外延技術”的主題報告，分享了中國電科46所相關研究進展。報告顯示，實現(xiàn)了(100)、(001)、(010)、(-201)等多種晶面襯底制備，實現(xiàn)了低阻、高阻摻雜，并保持高結晶質量和爐次穩(wěn)定性。氧化鎵襯底加工表面質量良好，原子臺階清晰，平整度高。實現(xiàn)了小批量供貨。開展孿晶、位錯等缺陷研究，提供通用測試方法，推動行業(yè)發(fā)展。報告指出，氧化鎵材料憑借其優(yōu)異性能，有望成為第四代半導體材料中最先實現(xiàn)應用的材料；氧化鎵單晶襯底生長多種方法齊頭并進，導模法、垂直布里奇曼法和鑄造法均達到6英寸的大尺寸指標，但各種方法各有優(yōu)勢；氧化鎵晶體結構各向異性強，單晶襯底和外延生長過程中仍面臨很多挑戰(zhàn)；在大尺寸的基礎上，高質量、低缺陷襯底和外延層制備是今后的研究重點。
西電廣州研究院講師董鵬飛
《超寬禁帶半導體氧化鎵射頻和高壓功率器件》
新材料持續(xù)驅動射頻和功率器件技術快速發(fā)展。超寬禁帶氧化鎵器件兼?zhèn)鋵捊麕?、高耐壓、低電阻和低成本四重?yōu)勢。西電廣州研究院講師董鵬飛做了“超寬禁帶半導體氧化鎵射頻和高壓功率器件”的主題報告，分享了相關研究難點、器件研究進展。氧化鎵功率器件的關鍵科學問題涉及低熱導率襯底與散熱、p型摻雜難和空穴低遷移率問題等。報告顯示，提出GOOI FET概念，首次研制金剛石襯底上Ga2O3 FET。氧化鎵材料和器件可實現(xiàn)飽和速率1.3×107 cm/s，適合高頻大功率器件。提出采用具有極化特性介質HZO，極化誘導能帶降低形成量子阱捕獲電子耗盡溝道，實現(xiàn)高壓增強型Ga2O3 MOSFET器件。報告指出，大尺寸高質量氧化鎵單晶的生長，氧化鎵薄膜的外延生長、設備以及P型摻雜，氧化鎵襯底的熱導率難題：襯底高摻，氧化鎵材料結構、器件結構與工藝是未來重要的研究內容。
西安交通大學電子學院院長助理、副教授李強
《六方氮化硼薄膜的制備及其器件應用》
六方氮化硼(hBN)在介電襯底應用與高功率電力電子器件應用領域中具有極大的發(fā)展?jié)摿Γ彩侵苽湔婵兆贤馓綔y器(VUV PDs)最有前途的候選材料之一。西安交通大學電子學院院長助理、副教授李強做了“六方氮化硼薄膜的制備及其器件應用”的主題報告，LPCVD生長hBN薄膜、基于hBN薄膜的異質結、hBN基日盲紫外探測器等內容。報告顯示，磁控濺射方法成功制備了大面積hBN薄膜，并在深紫外DBR、電阻開關等器件上進行了性能驗證。LPCVD方法生長單晶hBN薄膜，對階梯流生長機制進行了探討，并對薄膜高溫穩(wěn)定性進行了驗證。Al組分x=11% 時，h-BN/B0.89Al0.11N異質結具有最佳的晶格匹配與低異質結形成能，此時構筑的高質量異質結具有優(yōu)異的整流特性。基于自組裝方式的hBN薄膜，制備了h-BN基日盲紫外探測器，對185 nm紫外光具有超低的暗電流，高探測率和快的響應速度。
山東大學葛磊
《金剛石場效應晶體管及深紫外光電探測研究》
金剛石器件和深紫外探測應用的研究為高性能、高可靠性的電子器件和光電子器件的發(fā)展提供了重要支持，山東大學葛磊做了“金剛石場效應晶體管及深紫外光電探測研究”的主題報告，分享了氫終端金剛石場效應晶體管器件研究及基于金剛石紫外光電探測器的研究進展。研究探索了金掩膜制備工藝，實現(xiàn)了高性能氫終端金剛石 MESFET 器件。利用 MESFET 器件解決了傳統(tǒng)兩端探測器響應度較低的問題。實現(xiàn)了高性能氫終端金剛石 MOSFET 器件。首次在金剛石器件中應用MOSFET 結構進行紫外光響應測試，為金剛石基紫外探測器的研究拓展了新思路。報告指出，針對 MOSFET 結構光電晶體管只在常溫下進行了測試，應當在高溫下測試 MOSFET 結構光電晶體管的紫外探測性能，研究氫終端金剛石晶體管器件在高溫等惡劣環(huán)境下的探測性能。
備注：根據(jù)現(xiàn)場有限資料整理，僅供參考！如有出入，敬請諒解！
