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氧化镓未来望成新一代半导体材料代表！受益上市公司有这些
在近日举行的 顶级的半导体和电子器件技术论坛IEEEIEDM上，中科大 示范性微电子学院龙世兵教授课题组两篇关于氧化镓器件的研究论文(高功率氧化镓肖特基二极管和氧化镓光电探测器)成功被大会接收。
龙世兵课题组基于氧化镓异质PN结的前期研究基础，将异质结终端扩展结构成功应用于氧化镓肖特基二极管。该研究通过合理设计优化JTE区域的电荷浓度，确保不影响二极管正向特性的同时最大化削弱肖特基边缘电场，从而有效提高器件的耐压能力。
中国科学院院士郝跃表示，氧化镓材料是最有可能在未来大放异彩的材料之一，在未来的10年左右，氧化镓器件有可能成为有竞争力的电力电子器件，会直接与碳化硅器件竞争。业内普遍认为，氧化镓有望替代碳化硅和氮化镓成为新一代半导体材料的代表。目前，各国的半导体企业都争先恐后布局，氧化镓正在逐渐成为半导体材料界一颗冉冉升起的新星。
公开资料显示，氧化镓拥有超宽带隙(4.2-4.9eV)、超高临界击穿场强(8MV/cm)、超强透明导电性等优异物理性能，导通特性约为碳化硅的10倍，理论击穿场强约为碳化硅3倍多，可以有效降低新能源汽车、轨道交通、可再生能源发电等领域在能源方面的消耗。
据NCT预测，到2030年氧化镓晶圆的市场将达到约590亿日元(约4.2亿美元)。有数据显示，到2030年，氧化镓功率半导体市场规模将达15亿美元。
目前氧化镓单晶衬底供应方面，日本NCT公司占有全球90%以上的市场份额。国内看，我国研究氧化镓的机构和高校较多，也取得了很多研究成果，有望在应用场景和需求量逐渐明确之后，进行科技成果转移。
据财联社不完全统计，今年以来多家上市公司纷纷在互动易上披露氧化镓相关业务研 况，涉及公司包括中航机电、新湖中宝、中钢国际、蓝晓科技、南大广电、阿石创等，具体如下：
此外，中国西电子公司西电电力持股陕西半导体先导技术中心，该中心有进行氧化镓、金刚石半导体、石墨烯、AIN等化合物半导体、化合物集成电路等创新性科研成果的转化。
不过，值得注意的是，分析人士表示，目前约80%的研究机构朝着功率器件的方向努力。但由于氧化镓材料适用于高功率领域，这就意味着其下游应用不能从消费电子开始，而需要从工业领域、新能源汽车等领域缓慢导入，因此氧化镓下游应用还需时间。
《科创板日报》（上海，研究员 何律衡）讯， 近期，以氮化镓、碳化硅为首的第三代半导体材料在A股市场引领了一波 科技 股回暖的热潮，引发市场对功率半导体的瞩目。与此同时，在该领域走在全球前列的日本，却已向号称第四代半导体的氧化镓展露了野心。
据日本媒体最新报道，日本经济产业省（METI）正准备为致力于开发新一代低能耗半导体材料“三氧化镓”的私营企业和大学提供财政支持，METI将为明年留出大约2030万美元的资金，预计未来5年的投资额将超过8560万美元。
在此基础上，第三代半导体材料由于普遍具有直接禁带结构，且禁带宽度更大、电子饱和漂移速度更高等特点，被越来越多地应用到功率半导体上。
在这其中，碳化硅和氮化镓当前应用最为广泛，前者具有宽禁带、高临界击穿电场、高饱和电子迁移速度和高热导率等特性，已在新能源 汽车 的电源管理中有所应用，后者则具有宽禁带、高饱和电子漂移速度、高电子迁移率等物理特性，在消费电子快充产品上得以应用。
而氧化镓被认为是继碳化硅和氮化镓之后的“第三代用于功率元件的宽禁带半导体”。这种材料最初计划用于LED（发光二极管）基板、深紫外光（Deep Ultra iolet）受光素子等，在近十年才被应用于功率半导体方向，继而引发全球研发的热潮。
研究表明，氧化镓的禁带宽度为4.9eV，超过碳化硅、氮化镓等材料，采用禁带更宽的材料可以制成系统更薄、更轻、功率更高的功率器件；击穿场强高于碳化硅和氮化硅，目前 β-Ga2O3 的击穿场强可以达到 8MV/cm，是碳化硅的两倍。
中银证券分析师赵琦3月27日报告指出，氧化镓更有可能在扩展超宽禁带系统可用的功率和电压范围方面发挥作用，其中最有希望的应用可能是电力调节和配电系统中的高压整流器，如电动 汽车 和光伏太阳能系统。
不过，氧化镓的导热率低，散热性能差是限制氧化镓市场运用的主要因素。氧化镓的热管理研究是当前各国研究的主要方向。赵琦认为，如若未来氧化镓的散热问题被攻克，氧化镓将是未来高功率、高压运用的功率半导体材料的有力竞争者。
据外媒报道，今年4月，美国纽约州立大学布法罗分校（the University at Buffalo）正在研发一款基于氧化镓的晶体管，能够承受8000V以上的电压，而且只有一张纸那么薄，将用于制造更小、更 的电子系统，用在电动 汽车 、机车和飞机上，用于控制和转换电子，同时帮助延长此类交通工具的续航里程。
除了美国之外，从全球范围来看，日本作为全球首个研究氧化镓材料的 ，同样具备竞争优势。METI认为，日本公司将能够在本世纪20年代末开始为数据中心、家用电器和 汽车 供应基于氧化镓的半导体。一旦氧化镓取代目前广泛使用的硅材料，每年将减少1440万吨二氧化碳的排放。
“事实上，日本在氧化镓相关技术方面远远 于包括韩国在内的竞争对手，”该行业的一位 向媒体表示，“一旦氧化镓成功商业化，将适用于许多领域，因为它可以比其他材料更大幅度地降低半导体制造成本。”
而在中国，尽管起步较晚，但对于氧化镓的研究也同样不断推进状态中。据国内媒体报道，在去年举行的全国 科技 活动周上，北京镓族 科技 公司公开展示了其研发的氧化镓晶胚、外延片以及基日盲紫外线探测阵列器件。
此外，中国电科46所采用导模法成功已制备出高质量的4英寸氧化镓单晶，其宽度接近100mm，总长度达到250mm，可加工出4英寸晶圆、3英寸晶圆和2英寸晶圆。经测试，晶体具有很好的结晶质量，将为国内相关器件的研制提供有力支撑。
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