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超宽禁带半导体氧化镓单晶衬底及外延产业化

发布时间: 2022-10-26

来源: 科创项目库

基本信息

合作方式：
成果类型： 发明专利,新品种,新技术,发明专利,新品种,新技术
行业领域：
电子信息技术,新材料技术,新型电子元器件,无机非金属材料
成果介绍
项目主要产品为超宽禁带半导体氧化镓单晶衬底和外延片。氧化镓是在电力电子领域制造耐高压、耐高温、耐辐照功率器件的优良半导体材料。其禁带宽度为***，击穿电场强度高达8MV/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，在制造相同耐压的单极功率元件时，元件的导通电阻比采用SiC及GaN低很多。另外，氧化镓材料（β-Ga2O3）具有和日盲紫外波段匹配的禁带宽度，是制备日盲紫外传感器的天然材料。 国内Ga2O3的研究还处于起步阶段。一直以来，中国在β-Ga2O3晶体材料和器件方面的研究相对落后，关键原因是受限于大尺寸、高质量β-Ga2O3晶体的获得。目前氧化镓半导体属于卖方市场，高质量的单晶衬底和外延片大部分依赖进口。公司起步阶段，充分利用科研资源及社会资金，聚焦于单晶衬底和外延片的研发制备，客户主要以高校和科研用户为主。公司通过技术迭代、推广宣传，不断挖掘和培养潜在的应用客户。在成长成熟阶段，通过与客户及用户深度合作共同开发基于氧化镓的探测器和功率器件，最终实现产品的规模生产和应用。
成果亮点
（一）无铱坩埚（IFC）体系单晶生长炉 日本NCT和国内大部分从事氧化镓衬底的企业，普遍采用导模法（EFG）来生长氧化镓单晶，此工艺路线需采用铱金坩埚，成本非常高昂，很大程度限制了氧化镓基器件的产业化。本项目基于课题组在晶体生长、高温设备开发等方面的多年积累，自主研发了大尺寸、无铱体系（IFC）氧化镓单晶生长炉，可将氧化镓衬底的生产成本降低50%以上，将为未来氧化镓光电器件和功率器件的产业化奠定坚实基础。 （二）低成本高效率氧化镓外延生长系统 目前，国内部分科研单位可以通过科研仪器生长出小面积、高质量的氧化镓薄膜，但成本高、效率低，不太适合产业化生产及规模应用。项目通过自主研发外延薄膜生长系统，使得氧化镓外延薄膜生长成本降低30%，效率提高20%，为将来的产业化奠定良好的基础。
团队介绍
项目现有团队成员共12人，其中博士5人、硕士4人，留学归国人员2人。团队成员能力交叉互补，涵盖半导体、晶体生长、外延薄膜、高温设备、器件设计、项目管理和市场融资等方面。部分核心成员简介如下： （1）李培刚 CTO 北京邮电大学教授，中国物理学会终身会员，中国物理学会固体缺陷专业委员会委员，美国物理学会会员，宽禁带半导体技术创新联盟标准化委员会委员，北京市硅酸盐学会理事，苏州黄埭高新区科技智库专家。发表SCI论文160余篇，其中ESI高被引论文4篇，被国际同行引用3000余次。获授权发明专利30 余项，牵头制定氧化镓相关团体标准一项。作为主要完成人（排名第三）的科技项目《氧化镓外延薄膜及深紫外器件基础研究》获得北京市科学技术奖自然科学二等奖。 （2）李龙 CEO 2007年毕业于东北大学材料加工工程专业，获工学博士学位。曾先后担任中国一重材料所主任研究员，银邦股份技术研究院副院长，江苏省金属层状复合材料重点实验室副主任等职务。从事新材料领域的研发及项目管理工作12年，主持和承担国家863项目、国际合作项目、江苏省自然科学基金等科研项目30余项。发表论文140篇，授权发明专利32项。
专家点评

“科创中国”技术路演—— 宽禁带半导体（北京中关村）专场 | 2022-10-27

  • 孙国胜

    中国科学院半导体研究所—研究员

    技术专家
    氧化镓衬底及外延的产业化，尤其是晶体材料，尚需时日，研发的无铱设备有价格优势，技术相对成熟时，有投资价值
成果资料
路演文件