浙大自主研发大尺寸氧化镓单晶衬底,为国家重大需求提供有力支撑

中国青年报客户端  |  2024-11-02作者:李剑平

中国青年报客户端讯(中青报·中青网记者 李剑平)11月1日,记者从浙江大学“讲好高校服务区域高质量发展故事”主题活动中获悉,中国科学院院士、浙江大学教授杨德仁和教授张辉科研团队,用具有完全自主知识产权的新型熔体法,生长出大尺寸氧化镓单晶衬底。

小小一片氧化镓透明薄片,市场价值几万元。作为一种新型的超宽禁带半导体材料,氧化镓具有很多卓越的电学特性,比如约为4.8 eV的超宽带隙、高达8 MV/cm的击穿电场强度等,广泛应用在电网、新能源汽车、轨道交通、5G通信的电力电子器件中。

我国正大力开展相关研究,以获得更低成本、更高质量的氧化镓单晶及衬底。其中,浙江大学科研团队自主研发氧化镓专用晶体生长设备(非铱坩埚),采用垂直布里奇曼法(VB)成功生长出2英寸氧化镓单晶,在国内尚属首次;以及成功制备出3英寸晶圆级(010)氧化镓单晶衬底,为目前国际上公开报道的最大尺寸,达到国际领先水平。

在此基础上,为降低氧化镓单晶衬底成本,浙江大学科研团队生长出厚度20mm以上的6英寸氧化镓单晶,在同等直径下单晶晶锭厚度达到国际领先,是导模法(EFG)晶锭厚度的2-3倍,结合超薄衬底加工技术,单个晶锭出片量可以达到原有的3-4倍,单片成本较原来可降低70%以上。

浙江大学杭州国际科创中心先进半导体研究院金竹研究员介绍,浙大科研团队这一系列成果的取得,为国家重大需求提供了有力的支撑。此外,该团队还提高氧化镓单晶晶锭厚度,有利于制备各种晶向以及斜切角度的大尺寸衬底(6英寸4度斜切需要约12mm厚晶锭),满足下游不同外延和器件环节的特殊需求。

浙江大学杭州国际科创中心展示6英寸导电型氧化镓晶锭。中青报·中青网记者 李剑平 /摄

浙江大学杭州国际科创中心展示12英寸硅晶棒。中青报·中青网记者 李剑平 /摄




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