近日，浙江大学杭州国际科创中心（以下简称科创中心）成功获得首批氧化镓单晶衬底，这是继去年获得体块氧化镓单晶后取得的又一个重要进展，标志着科创中心在材料加工领域具备高水平研究的能力。
这批氧化镓单晶衬底由科创中心先进半导体研究院半导体材料研究室研制，导电类型为半绝缘型，尺寸达到25.4 mm，厚度约800 μm，表面粗糙度小于0.5 nm，高分辨X射线摇摆曲线测试测得半高峰宽为47.5 arcsec，衍射峰均匀对称，单晶质量较好。以上关键技术指标已经达到了领域内的先进水平。
浙江大学杭州国际科创中心研制的氧化镓单晶衬底
氧化镓单晶衬底的高分辨X射线摇摆曲线测试结果
一、氧化镓，到底有多牛？
半导体材料是半导体器件的基石。半导体器件的应用几乎遍布所有的电子制造业，从传统的通信、消费电子、工业控制到新兴的新能源、高速铁路、航空航天等领域。硅材料是当前半导体器件最为常用的材料，但是其性能已经逐渐达到理论极限，宽禁带半导体（碳化硅，氮化镓以及氧化镓）具备制作更高性能器件的潜力。
“十四五”规划纲要草案在提及集成电路产业时，更是明确指出要加强“碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体发展”。宽禁带半导体已经成为当之无愧的国家重大需求。
宽禁带半导体具备高频、高效、高功率、耐高压、耐高温、抗辐射能力强等优越性能，是支撑新一代移动通信、新能源汽车、高速轨道列车、能源互联网等产业的重点核心材料和电子元器件。
作为一种超宽禁带半导体材料，氧化镓（β-Ga2O3）禁带宽度达到4.9 eV，大于碳化硅（3.3 eV）和氮化镓（3.4 eV），击穿场强达到8 MV/cm，使用氧化镓制作的半导体器件可以更薄、更轻、更耐高压。目前，基于氧化镓的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)最高击穿电压可达到8000V。
随着近年来晶体生长技术的突破性进展，氧化镓逐渐成为国际上半导体领域的研究热点。由于氧化镓单晶的易解理特性，其晶体加工难度大，目前常规的硅单晶加工方法不完全适用于氧化镓。因此，氧化镓单晶衬底的加工需要进一步优化切磨抛工艺。高性能半导体器件的制作离不开高质量的衬底材料，科创中心先进半导体研究院的氧化镓单晶衬底将为氧化镓相关器件的研究提供有力的支持。
二、专注宽禁带半导体的先进半导体研究院
浙江大学杭州国际科创中心先进半导体研究院（宽禁带半导体材料与器件平台）专注于宽禁带半导体材料、器件和应用相关的研究。杨德仁院士担任平台首席科学家，盛况教授担任研究院院长。
科创中心先进半导体研究院超净实验室
研究院以宽禁带半导体材料、功率芯片的研发与产业化为核心，以封装测试和应用技术作为服务支撑，重点突破宽禁带半导体材料生长、宽禁带半导体功率芯片的新型结构设计、先进工艺技术开发等关键技术瓶颈，解决一批半导体领域的“卡脖子”技术难题，推动半导体材料、芯片、集成封测产业化技术的快速发展，提高我国在宽禁带半导体领域的国际竞争力和影响力。
