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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(jìn)展 在超寬禁帶半導體領(lǐng)域，氧化鎵器件憑借其獨特性能成為研究熱點(diǎn)。我們有幸與香港科技大學(xué)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(kāi)深入交流。 香港科技大學(xué)在氧化鎵研究領(lǐng)域取得了顯著(zhù)的成果，涵蓋了材料生長(cháng)、器件設計、性能優(yōu)化和應用開(kāi)發(fā)等多個(gè)方面。通過(guò)與國際科研機構和企業(yè)的合作，港科大團隊不僅推動(dòng)了氧化鎵技術(shù)的發(fā)展，也為相關(guān)領(lǐng)域的應用提供了重要的技術(shù)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(cháng)方面，聚焦優(yōu)化晶體生長(cháng)工藝，通過(guò)改進(jìn)熔體生長(cháng)技術(shù)，成功提升了氧化鎵晶體的質(zhì)量，降低了晶體缺陷密度，為制備高性能器件提供了優(yōu)質(zhì)材料基礎。在器件設計與制備上，黃教授的團隊創(chuàng )新設計了多種新型器件結構，例如基于場(chǎng)板優(yōu)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(jìn)水平。這些成果為氧化鎵器件在高功率、高壓等應用場(chǎng)景的推廣奠定了堅實(shí)基礎。 
氧化鎵器件的演變與關(guān)鍵技術(shù)突破 張欣：在氧化鎵器件的發(fā)展進(jìn)程中，您認為哪些關(guān)鍵技術(shù)突破助力其從理論走向實(shí)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(fā)展確實(shí)離不開(kāi)一些關(guān)鍵技術(shù)的突破。首先，高質(zhì)量的材料生長(cháng)技術(shù)是基礎，我們通過(guò)分子束外延（MBE）等技術(shù)，能夠生長(cháng)出高質(zhì)量的氧化鎵薄膜，這對于器件的性能至關(guān)重要。其次，器件結構設計的優(yōu)化也非常關(guān)鍵。例如，我們通過(guò)引入場(chǎng)板技術(shù)，有效提高了器件的耐壓能力。此外，對于器件的電場(chǎng)管理技術(shù)，如高k介質(zhì)的應用，也顯著(zhù)改善了器件的電學(xué)性能。 張欣：近年來(lái)，氧化鎵器件在材料、結構等方面持續演進(jìn)。能否請您分享一下當下在這些方面的最新發(fā)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(kāi)發(fā)更高效的垂直結構，以實(shí)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(jìn)一步提升氧化鎵器件的性能，以滿(mǎn)足不同應用場(chǎng)景的需求。 氧化鎵器件的應用展望 張欣：在諸多應用領(lǐng)域中，您認為未來(lái)氧化鎵器件在哪些方面最具發(fā)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(lǐng)域具有巨大的發(fā)展潛力。在電力電子領(lǐng)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(zhù)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(huán)境監測、生物醫學(xué)成像等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。 張欣：對于氧化鎵器件在新興領(lǐng)域的應用，目前還面臨哪些挑戰？學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界該如何協(xié)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(jìn)一步提高。學(xué)術(shù)界應專(zhuān)注于基礎研究，探索新材料和新結構；產(chǎn)業(yè)界則應側重于器件制造和應用開(kāi)發(fā)，將研究成果轉化為實(shí)際產(chǎn)品。通過(guò)這種協(xié)同合作，可以加速氧化鎵器件的商業(yè)化進(jìn)程，推動(dòng)相關(guān)技術(shù)的發(fā)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(huán)節，您遇到過(guò)哪些較為突出的難點(diǎn)和痛點(diǎn)？ 黃文海教授：氧化鎵器件的特殊電學(xué)和光學(xué)特性給測試測量帶來(lái)了諸多技術(shù)難題。例如，由于氧化鎵器件的高耐壓特性，在測量其電學(xué)參數時(shí)需要高精度、高穩定性的測試設備。此外，對于器件的光學(xué)特性測量，如紫外光發(fā)射和吸收，也需要專(zhuān)業(yè)的光譜分析設備。 張欣：這些測試難點(diǎn)對氧化鎵器件的研發(fā)、生產(chǎn)以及質(zhì)量控制產(chǎn)生了怎樣的影響？在實(shí)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(diǎn)對氧化鎵器件的研發(fā)、生產(chǎn)以及質(zhì)量控制產(chǎn)生了顯著(zhù)影響。為了應對這些挑戰，我們采用了多種先進(jìn)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(xiàn)光電子能譜（XPS）等，以全面表征氧化鎵器件的性能。同時(shí)，我們也使用了泰克/吉時(shí)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(guān)重要。 未來(lái)展望：氧化鎵器件的發(fā)展方向 張欣：請您對氧化鎵器件未來(lái)5 - 10年的發(fā)展方向做一個(gè)前瞻性預測。在此過(guò)程中，您認為會(huì )出現哪些關(guān)鍵的技術(shù)創(chuàng )新點(diǎn)？ 黃文海教授：未來(lái)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(dòng)電力電子技術(shù)的革新，為可再生能源、電動(dòng)汽車(chē)和智能電網(wǎng)等領(lǐng)域帶來(lái)新的發(fā)展機遇。同時(shí)，我認為新型器件結構的開(kāi)發(fā)、材料質(zhì)量的進(jìn)一步提升以及制造工藝的優(yōu)化將是未來(lái)的關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng )新點(diǎn)。我相信，通過(guò)不斷的技術(shù)創(chuàng )新和合作，氧化鎵器件將在更多領(lǐng)域實(shí)現突破，為全球半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入新的活力。 |
