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聚焦超寬禁帶半導體新星，泰克張欣與港科大黃文海教授探討氧化鎵前沿進展 在超寬禁帶半導體領域，氧化鎵器件憑借其獨特性能成為研究熱點。我們有幸與香港科技大學電子及計算機工程教授黃文海教授，圍繞氧化鎵器件的研究現狀、應用前景及測試測量挑戰展開深入交流。 香港科技大學在氧化鎵研究領域取得了顯著的成果，涵蓋了材料生長、器件設計、性能優化和應用開發等多個方面。通過與國際科研機構和企業的合作，港科大團隊不僅推動了氧化鎵技術的發展，也為相關領域的應用提供了重要的技術支持。 黃文海教授的團隊主要致力于氧化鎵器件全鏈條的研究。在材料生長方面，聚焦優化晶體生長工藝，通過改進熔體生長技術，成功提升了氧化鎵晶體的質量，降低了晶體缺陷密度，為制備高性能器件提供了優質材料基礎。在器件設計與制備上，黃教授的團隊創新設計了多種新型器件結構，例如基于場板優化的垂直晶體管結構，有效提高了器件的擊穿電壓和導通性能，部分器件性能指標達到國際先進水平。這些成果為氧化鎵器件在高功率、高壓等應用場景的推廣奠定了堅實基礎。 
氧化鎵器件的演變與關鍵技術突破 張欣：在氧化鎵器件的發展進程中，您認為哪些關鍵技術突破助力其從理論走向實際應用？這些突破具體是如何提升氧化鎵器件性能的呢？ 黃文海教授：氧化鎵器件的發展確實離不開一些關鍵技術的突破。首先，高質量的材料生長技術是基礎，我們通過分子束外延（MBE）等技術，能夠生長出高質量的氧化鎵薄膜，這對于器件的性能至關重要。其次，器件結構設計的優化也非常關鍵。例如，我們通過引入場板技術，有效提高了器件的耐壓能力。此外，對于器件的電場管理技術，如高k介質的應用，也顯著改善了器件的電學性能。 張欣：近年來，氧化鎵器件在材料、結構等方面持續演進。能否請您分享一下當下在這些方面的最新發展趨勢？ 黃文海教授：在材料方面，我們正在探索新型的氧化鎵材料，這些材料具有更高的耐壓能力和更低的漏電率。在結構設計上，我們致力于開發更高效的垂直結構，以實現更高的功率密度和更好的散熱性能。這些研究方向都旨在進一步提升氧化鎵器件的性能，以滿足不同應用場景的需求。 氧化鎵器件的應用展望 張欣：在諸多應用領域中，您認為未來氧化鎵器件在哪些方面最具發展潛力？原因是什么？ 黃文海教授：我認為氧化鎵器件在電力電子、紫外探測和傳感器等領域具有巨大的發展潛力。在電力電子領域，氧化鎵器件的高耐壓和低功耗特性使其成為理想的電力轉換器件，能夠顯著提高電力系統的效率和可靠性。在紫外探測方面，氧化鎵材料的寬帶隙特性使其對紫外光具有高靈敏度，有望在環境監測、生物醫學成像等領域發揮重要作用。 張欣：對于氧化鎵器件在新興領域的應用，目前還面臨哪些挑戰？學術界和產業界該如何協同合作？ 黃文海教授：目前，氧化鎵器件在高頻、高功率應用中的穩定性仍需進一步提高。學術界應專注于基礎研究，探索新材料和新結構；產業界則應側重于器件制造和應用開發，將研究成果轉化為實際產品。通過這種協同合作，可以加速氧化鎵器件的商業化進程，推動相關技術的發展。 測試測量的挑戰與應對 張欣：在氧化鎵器件的測試測量環節，您遇到過哪些較為突出的難點和痛點？ 黃文海教授：氧化鎵器件的特殊電學和光學特性給測試測量帶來了諸多技術難題。例如，由于氧化鎵器件的高耐壓特性，在測量其電學參數時需要高精度、高穩定性的測試設備。此外，對于器件的光學特性測量，如紫外光發射和吸收，也需要專業的光譜分析設備。 張欣：這些測試難點對氧化鎵器件的研發、生產以及質量控制產生了怎樣的影響？在實際工作中，您是如何應對這些挑戰的？ 黃文海教授：這些測試難點對氧化鎵器件的研發、生產以及質量控制產生了顯著影響。為了應對這些挑戰，我們采用了多種先進的測量方法，如掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）以及X射線光電子能譜（XPS）等，以全面表征氧化鎵器件的性能。同時，我們也使用了泰克/吉時利（Tektronix/Keithley）的測試測量解決方案，這些設備的高精度和高穩定性對于我們的研究至關重要。 未來展望：氧化鎵器件的發展方向 張欣：請您對氧化鎵器件未來5 - 10年的發展方向做一個前瞻性預測。在此過程中，您認為會出現哪些關鍵的技術創新點？ 黃文海教授：未來5 - 10年，氧化鎵器件將在更高電壓、更高頻率和更高功率的應用中取得突破。這些應用將推動電力電子技術的革新，為可再生能源、電動汽車和智能電網等領域帶來新的發展機遇。同時，我認為新型器件結構的開發、材料質量的進一步提升以及制造工藝的優化將是未來的關鍵技術創新點。我相信，通過不斷的技術創新和合作，氧化鎵器件將在更多領域實現突破，為全球半導體產業的發展注入新的活力。 |
