同济大学大尺寸氧化镓晶体制备取得重要进展

我国氧化镓(β-Ga2O3)单晶生长突破2英寸

氧化镓(β-Ga2O3)单晶是一种新型第四代直接带隙超宽禁带氧化物半导体,其禁带宽度为4.8-4.9eV,具有独特的UV透过特性(吸收截止边~260nm);击穿电场强度高达8 MV/cm,是Si的近27倍、SiC及GaN的2倍以上,巴利加优值分别是SiC、GaN的10倍、4倍以上,因此β-Ga2O3已成为超高压功率器件和深紫外光电子器件的优选材料之一。由于其在军事、能源、医疗、环境等领域的重要应用价值,近年来,氧化镓材料及器件的研究与应用成为当前美国、日本、德国等国家的研究热点和竞争重点。我国在β-Ga2O3晶体材料和器件方面的研究相对落后,尤其是功率器件和光电子器件的研究很少,关键原因是受限于大尺寸高质量β-Ga2O3晶体的获得。

近期,同济大学物理科学与工程学院唐慧丽副教授、徐军教授团队采用自主知识产权的导模法技术成功制备出2英寸β-Ga2O3单晶体,通过利用计算机数值模拟优化设计热场温度分布,并结合生长气氛调控,有效抑制了β-Ga2O3高温下的分解挥发;同时解决了平放肩、多晶生长和开裂的核心缺陷问题。β-Ga2O3单晶的X射线双晶摇摆曲线半高宽27″,位错密度3.2×104 cm-2

唐慧丽副教授作为项目负责人,承担的上海市科技创新攻关项目《2英寸衬底级β-氧化镓晶体生长技术》,与中科院上海硅酸盐研究所合作,于2017年2月21日顺利通过专家组验收,专家组一致认为:该项研究成果对加快我国氧化镓基电力电子器件和探测器件的发展具有重要的现实意义

该项研究还得到了国家自然科学基金重大研究计划(项目编号:91333106)项目的支持。

                            

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