化合物半导体大事记之2016年:真正的重量级选手秀肌肉

化合物半导体大事记之2016年:真正的重量级选手秀肌肉

如果你是这本杂志的常客，那么在过去十年里的中期，你就应该意识到了氧化镓的巨大潜力。凭借其非常宽的带隙（约为5 eV，具体数值取决于特定的多型），它有可能会给SiC和GaN这两个蓬勃发展的中量级行业带来致命的一击。

得益于氧化镓的超宽带隙，它应该能够在最有价值的特性中占据主导有利地位，导通电阻是击穿电压的函数。但这还不是它唯一吸引人的特性：它提供了更大的适用性，因为氧化镓薄膜可以通过多种技术进行沉积，包括分子束外延(MBE)和金属有机物化学气相沉积(MOCVD)；同时它的衬底材料也有多种选择。其器件可以在蓝宝石或氧化镓衬底上生长，这会使它的价格大幅降低，因为它的块材料可以通过基于熔体法生长单晶的技术进行生产。

那一年，空军研究实验室(ARFL)的一个团队取得了两项关键突破。使用由β氧化镓制成并生长在同质衬底材料上的结构，制备出了临界场强为3.8mV/cm的破纪录的MOSFET而引起了人们的关注，这大约是GaN临界场强的四倍。同年晚些时候，他们实现了另一项关键突破，报告了有史以来第一个在关断状态下具有高击穿电压的增强型场效应晶体管（FET）。这第二次的成功证明，氧化镓中缺乏p型载流子并不是制作常关型FET的障碍。

ARFL的氧化镓研究计划的灵感来自于日本国家信息通信研究所(NICT)的工作。NICT的研究人员与国内合作伙伴合作，推动了材料和器件的早期进步，并在2012年生产出了世界上第一个MESFET和MOSFET。

四年后，NICT的MOSFET进行了进一步的改进，包括增加了一个场板，将其击穿电压提高到略高于750V，这一结果至今仍令人印象深刻。

日本还在氧化镓方面开辟了另一个里程碑。2016年，Flosfi的研究人员利用了一种名为薄雾外延的新生长技术，报道了一种蓝宝石上制作的α-Ga2O3肖特基势垒二极管，其导通电阻优于由SiC制成的最先进的变体。京都大学的这一团队正在将这些超宽带隙二极管以及配套的MOSFET商业化。生产计划已经在实施中。

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