观点汇总| CASICON晶体大会氮化镓、超宽禁带晶体及其应用分会成功召开_财富号

氮化镓、碳化硅和氧化镓等超宽禁带晶体在高功率和高频电子器件、光电子器件以及新能源系统中具有重要应用。通过材料生长、器件设计和热管理技术的不断进步，这些材料在性能和可靠性方面不断提升，推动了相关领域的技术创新和产业发展。未来，随着研究和技术的进一步深入，超宽禁带半导体材料将为高效、可靠的电子和光电子器件提供更广阔的应用前景。

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·CASICON晶体大会碳化硅晶体技术及其应用分会成功召开

·CASICON晶体大会金刚石和半导体测试技术分会召开

6月22日-23日，“新一代半导体晶体技术及应用大会在济南召开。本次会议在第三代半导体产业技术创新战略联盟指导下，由山东大学新一代半导体材料研究院、山东大学晶体材料国家重点实验室、济南市历城区人民政府、山东中晶芯源半导体科技有限公司、山东华光光电子股份有限公司、极智半导体产业网（www.casmita.com）、第三代半导体产业共同主办。北京麦肯桥新材料生产力促进中心有限公司、广东南砂晶圆半导体技术有限公司共同承办，山东硅酸盐学会新材料专委会、北京中电科电子装备有限公司、苏州英谷激光科技股份有限公司、江苏通用半导体有限公司、江苏才道精密仪器有限公司、上海澈芯科技有限公司等单位协办支持。

会议除开幕大会，还设置了四大主题平行论坛。期间，“氮化镓、超宽禁带晶体及其应用”平行论坛上，来自全国各地的科研及产业界代表们深入研讨，追踪氮化镓、超宽禁带晶体技术发展与前沿趋势。山东大学教授徐明升、南京大学教授谢自力、中国科学院半导体所研究员张逸韵、中国科学技术大学教授孙海定、山东大学晶体材料国家重点实验室执行主任于浩海共同主持了该分论坛。

嘉宾主持人：山东大学教授徐明升

嘉宾主持人：南京大学教授谢自力

嘉宾主持人：中国科学院半导体所研究员张逸韵

嘉宾主持人：中国科学技术大学教授孙海定

嘉宾主持人：山东大学晶体材料国家重点实验室执行主任于浩海

Nitride Crystals Inc.执行总裁Yuri MAKAROV

《Device quality true bulk AlN with prospectives to grow 6" crystals》

Nitride Crystals Inc.执行总裁Yuri MAKAROV做了Device quality true bulk AlN with prospectives to grow 6" crystals"的主题报告，分享了相关研究进展。报告认为，如果将SiC用作制造初始AlN晶种的晶种，则可以在合理的时间内（而不是几十年内）制造4“（6”和8”）AlN晶片。

北京化工大学教授张纪才

《（11-22）AlN材料的HVPE生长及其二极管制备研究》

AlN是制备深紫外光电子器件的重要半导体材料。北京化工大学教授张纪才做了“（11-22）AlN材料的HVPE生长及其二极管制备研究”的主题报告，分享了最新研究进展与成果，包括（11-22）半极性AlN及器件，涉及HVPE生长、肖特基二极管。报告显示，结合低温缓冲层和高温外延生长技术，在M平面蓝宝石衬底获得了膜厚超过8m、表面光滑无裂纹的高质量2英寸AlN单晶薄膜，沿[11-23]和[1-100]半高宽分别为641和346弧秒。结Ti/Al/Ni/Au和高温快速退火，在（11-22）AlN上实现欧姆接触。在950℃退火温度下，比接触电阻率为0.792•cm2 。成功制备半极性（11-22）AlN的横向结构肖特基二极管，器件具有良好的单向导通特性。当温度从300K升高到450K时，理想因子 n从6.5减小到3.1，有效SBH从1.12eV增加到1.79eV。器件在450 K的高温下也能稳定工作。

西安电子科技大学教授薛军帅

《氮化铝异质结材料同质外延技术研究》

氮化铝（AlN）异质结材料同质外延技术在光电子器件、高频器件和传感器等领域具有重要应用，该技术研究为新型光电子器件和高频器件的发展提供了重要的基础，未来有望在光电通信、生物医学和军事领域等多个领域展开广泛应用。西安电子科技大学教授薛军帅做了“氮化铝异质结材料同质外延技术研究”的主题报告，分享了相关研究进展。

中国科学院半导体研究所副研究员 康俊杰

《氮化物位错演化及控制研究》

氮化物外延层中的大多数位错是刃型穿透位错（TD），这些位错会降低氮化物器件的性能。由于缺乏可用的滑移系统，减少刃型TD是极其困难的。中国科学院半导体研究所副研究员康俊杰做了“氮化物位错演化及控制研究”的主题报告，分享了最新研究进展与成果，包括GaN材料穿透位错演化机制、GaN材料外延和位错抑制等内容，报告显示，研究指出了大失配衬底的刃位错产生和演变机制，引入摩尔纹技术判断氮化物位错的基本信息；提出石墨烯插入层降低刃位错的技术，GaN材料的晶体质量相较于无石墨烯外延生长，刃位错降低了一个数量级，并具有改善应力的效应；实验上观察到晶格失配，并且观察到5/7的原子环，证实了两个半原子面和穿透刃位错的存在；从理论上，分析认为滑移势垒的降低有利于应力的释放和位错的湮灭。

厦门大学物理科学与技术学院副院长、教授黄凯

《显示用Micro-LED技术新进展》

Micro-LED显示技术被誉为下一代显示技术及终极显示技术，在学术界和产业界引起广泛关注。厦门大学物理科学与技术学院副院长、教授黄凯做了“显示用Micro-LED技术新进展”的主题报告，重点介绍团队针对技术瓶颈所做的工作新进展：开发基于机器学习的外延结构和芯片工艺设计模型，大幅度提高研发成本和效率；开发氮化物Micro-LED芯片刻蚀及表/界面修复、钝化全套新技术，基本解决了“尺寸效应”问题等。

中电科十三所基础研究部高级工程师芦伟立

《射频用氮化物外延材料的新进展》

随着射频应用向高频段扩展，化合物半导体的高载流子迁移率、高饱和电子漂移速度等方面的优势逐渐凸显。GaN 技术因其高功率、高效率、高线性优势，在国防和电信基建方面发挥重要作用。中国电子科技集团公司第十三研究所基础研究部高级工程师芦伟立（代中电科十三所基础研究部主任房玉龙）做了“射频用氮化物外延材料的新进展”的主题报告，详细分享了SiC基GaN HEMT进展、III族氮化物基GaN HEMT进展、N面GaN外延进展、QST衬底GaN外延进展等内容。报告指出，碳化硅基氮化镓射频器件同时具备了碳化硅的高导热性能和氮化镓在高频段下大功率射频输出的优势，2023年，主流GaN射频技术仍是GaN on SiC。外延材料朝着大尺寸发展是必由之路，6英寸是4英寸面积的2.25倍，相当于节省55%的时间成本和材料成本。报告显示，QST衬底GaN外延方面，面临的研究难点是QST的多晶AlN核心与GaN外延层热匹配，Ga/Si回熔、QST衬底的单晶Si成核表面与GaN之间大的晶格失配导致的裂纹、翘曲等问题仍存在，需要和缓冲层厚度相匹配的应力控制层。和Si衬底相比（Ra=0.0547nm），QST衬底的Si表面粗糙度大（Ra=1.91nm），导致外延界面、表面粗糙大，需要对工艺优化以获得高质量的外延表面。

北京大学教授杨学林

《GaN基电子材料中的缺陷及其调控研究》

北京大学教授杨学林做了“GaN基电子材料中的缺陷及其调控研究”的主题报告，分享了Si衬底上GaN基功率电子材料外延生长、Si衬底上GaN基射频电子材料外延生长、新功能衬底上GaN薄膜的外延生长、GaN基材料中的缺陷物理研究等内容。研究提出通过点缺陷工程调控应力与位错的物理思想，在Si上获得的GaN外延薄厚度和体电子迁移率指标位居国际前列；提出了一种C离子注入方法，有效抑制了生长过程中Al原子向Si衬底的扩散，将Si衬底上GaN的射频损耗降至0.13 dB/mm@10 GHz；在Si(100)、金刚石等新功能衬底上实现了单晶GaN薄膜的MOCVD外延生长；发展多种点缺陷测试方法，确认了GaN中C杂质和Jog的原子构型。

香港科技大学/思坦科技刘弈镈

《第三代半导体光电器件与Micro-LED新型显示技术》

第三代半导体光电器件和Micro-LED新型显示技术代表了当前光电子领域的前沿技术，香港科技大学、思坦科技博士后、研究员刘弈镈做了“第三代半导体光电器件与Micro-LED新型显示技术”的主题报告，分享了相关研究成果。报告显示，GaN上的均外延GaN UVA微LED配置以其改进的晶体质量为特征，导致显著提高的峰值EQE和降低的效率下降率。在同质外延和异质外延的材料/器件/系统水平上进行了系统的比较分析，表明显示质量优越。

山东大学教授张雷

《氮化物晶体生长研究进展》

氮化物半导体材料有机会成为我国半导体技术和产业崛起新的突破口。山东大学教授张雷做了“氮化物晶体生长研究进展”的主题报告，分享了HVPE法GaN晶体生长研究进展和PVT法AlN晶体生长研究进展。其中，GaN单晶生长装备方面，针对卧式HVPE设备生长GaN单晶厚度均匀性差问题, 采用数值模拟研究了反应器结构对单晶生长的影响规律, 通过设计独特的出气口结构, 实现了2英寸厚度均匀GaN晶体生长。数值模拟和生长实验相结合, 优化改进了进气法兰、架体以及尾气处理等结构, 实现了2-4英寸GaN晶体的稳定生长, 完成了生长装备的国产化替代。报告显示，AlN晶体生长装备及生长等关键技术取得显著进展, AlN晶体尺寸突破2英寸。已提供小量样品进行相关器件验证，晶体质量继续优化中。

南京大学助理教授庄喆

《Micro LED微显示技术研究进展》

作为新型的显示技术，Micro LED具有高亮度、高分辨率、低功耗和快速响应等优点，也仍处于发展阶段。南京大学助理教授庄喆做了“Micro LED微显示技术研究进展”的主题报告，分享了Micro LED 显示产业的发展态势、面临的机遇与挑战以及技术研究进展。Micro-LED微显示技术面临的挑战涉及到Micro LED微显示阵列制程技术、晶圆级Micro LED光电异质集成技术等。Micro LED微显示技术研究进展涉及二维晶体MoS2 TFT驱动Micro LED微显示技术、高功率转换效率红光InGaN Micro-LED芯片、超高分辨Micro-LED微显示技术、量子点色转换全彩Micro-LED微显示技术、Micro-LED与氮化镓基驱动晶体管集成技术等。报告显示，研究发展了‘垒层Al补偿的混合结构量子阱技术’，精确调控量子阱中的In组分，有效提升了红光Micro LED 发光效率，10微米芯片WPE达到 4%。研究发展了微小尺寸发光器件表/界面修复技术，极大提升微米级蓝/绿光芯片发光量子效率。研究开发了蓝光Micro LED显示阵列激发图形化的红、绿量子点色转换层实现全彩显示技术。

中国科学技术大学教授孙海定

《新型紫外发光和探测一体化集成器件》

新型紫外发光和探测一体化集成器件具有紫外波段高度一致的发光和探测性能，可以实现紫外光源和光探测功能的集成，具有广泛的应用前景，特别是在环境监测、生物医学和光通信等领域。中国科学技术大学教授孙海定做了“新型紫外发光和探测一体化集成器件”的主题报告，分享了相关研究进展与成果。

中国科学院微电子研究所研究员康玄武

《GaN肖特基与新应用》

中国科学院微电子研究所研究员康玄武做了“GaN肖特基与新应用”的主题报告，分享了薄势垒混合阳极SBD的研究、电路应用等内容。报告指出，建立了具有自主知识产权的薄势垒GaN肖特基二极管技术与器件体系，研制了低开启、低漏电、高可靠的GaN SBD；研制了基于GaN SBD的限幅器模块以及限幅器MMIC，证明了GaN SBD限幅器能够打破传统Si和GaAs PIN限幅器的功率容量和恢复时间制约瓶颈为GaN PA、LNA以及限幅器的单片集成奠定了基础。

深圳大学研究员刘新科

《低成本氮化镓垂直器件》

近年来，氮化镓（GaN）基功率器件因其在高电压和高温操作下的超低导通损耗而吸引了相当大的研究兴趣，可用于下一代功率电子电路。深圳大学研究员刘新科做了“低成本氮化镓垂直器件”的主题报告，分享了相关研究进展，涉及GaN-on-GaN功率器件：功率二极管（SBD、PND）、功率晶体管（HEMT，FET）、X-on-GaN技术（GaN上氧化物，GaN上2D）等。

广东工业大学教授张紫辉

《界面缺陷效应对 GaN功率电子器件的影响研究》

广东工业大学教授张紫辉做了“界面缺陷效应对 GaN功率电子器件的影响研究”的主题报告，分享了半导体工艺的提参、建模与仿真，TCAD仿真介绍，p-NiO终端GaN垂直功率电子器件物理建模、芯片制备与表征，MIS结构GaN垂直功率电子器件物理建模、芯片制备与表征，HfO2场板GaN/AlGaN功率电子器件物理建模、芯片制备与表征等内容。报告指出，TCAD仿真软件在提高半导体器件的性能、产品研发效率和良率方面发挥着重要作用，在工艺研发和器件设计环节中扮演至关重要的角色，是半导体芯片制造和集成电路设计领域的重要研发工具。在多界面区域物理模块对载流子输运影响机制的研究方面，建立了金属/超薄SiO2介质层/(Al)GaN结构中载流子输运和复模型，并通过了器件层面的验证；创新性提出了LED在正向工作过程中，金属/半导体界面是反偏状态，因此制备了巨有MIS结构的蓝光LED和深紫外LED，抑制表面载流子耗尽效应，实现发光效率的提升。

中国科学院半导体所研究员张逸韵

《Si基异质集成GaN微腔激光器制备及其光电器件研究进展》

中国科学院半导体所研究员张逸韵做了“Si基异质集成GaN微腔激光器制备及其光电器件研究进展”的主题报告，分享了GaN异质集成的意义及技术路线、Si基异质集成微腔激光器的设计和研发、Si基异质集成的GaN生物探针等内容。报告显示，围绕Si基异质集成的GaN光电器件开发了4英寸Si（100）基异质集成的高质量GaN薄膜转移及抛光的技术路线，以此技术为平台，实现了光泵浦的绿光微盘激光器（Eth~95kW/cm2）、绿光微环激光器（Eth~1.5kW/cm2）、定向出光的非对称六边形结构的谐振腔激光器，(Eth~112kW/cm2) 和蓝绿双波长激光器 (Eth_blue~115kW/cm2&Eth_green~98kW/cm2) 。在电注入器件的设计和制备上也做了许多有益的尝试，为之后的电泵浦器件的制备打下了基础。在生物医疗领域，制备了GaN的光学探针用以神经调控，并综合考虑生物兼容性、出光角度、器件温升等因素，制备了蓝宝石基的双波长micro-LED探针、硅基阵列绿光RCLED生物探针、以及蓝光RCLED生物探针和光刺激阵列，而随着我们研究的深入，越来越多的迹象表明Si基异质集成的GaN光电器件有着诸多优势，有望在光遗传学领域发挥重要作用。

中电科四十六所 王玉周

《大尺寸氧化镓单晶生长及外延技术》

大尺寸氧化镓（GaN）单晶生长和外延技术是制备高质量GaN材料的关键技术之一，对于提高GaN器件的性能和降低成本具有重要意义。中电科四十六所王玉周做了“大尺寸氧化镓单晶生长及外延技术”的主题报告，分享了中国电科46所相关研究进展。报告显示，实现了(100)、(001)、(010)、(-201)等多种晶面衬底制备，实现了低阻、高阻掺杂，并保持高结晶质量和炉次稳定性。氧化镓衬底加工表面质量良好，原子台阶清晰，平整度高。实现了小批量供货。开展孪晶、位错等缺陷研究，提供通用测试方法，推动行业发展。报告指出，氧化镓材料凭借其优异性能，有望成为第四代半导体材料中最先实现应用的材料；氧化镓单晶衬底生长多种方法齐头并进，导模法、垂直布里奇曼法和铸造法均达到6英寸的大尺寸指标，但各种方法各有优势；氧化镓晶体结构各向异性强，单晶衬底和外延生长过程中仍面临很多挑战；在大尺寸的基础上，高质量、低缺陷衬底和外延层制备是今后的研究重点。

西电广州研究院讲师董鹏飞

《超宽禁带半导体氧化镓射频和高压功率器件》

新材料持续驱动射频和功率器件技术快速发展。超宽禁带氧化镓器件兼备宽禁带、高耐压、低电阻和低成本四重优势。西电广州研究院讲师董鹏飞做了“超宽禁带半导体氧化镓射频和高压功率器件”的主题报告，分享了相关研究难点、器件研究进展。氧化镓功率器件的关键科学问题涉及低热导率衬底与散热、p型掺杂难和空穴低迁移率问题等。报告显示，提出GOOI FET概念，首次研制金刚石衬底上Ga2O3 FET。氧化镓材料和器件可实现饱和速率1.3×107 cm/s，适合高频大功率器件。提出采用具有极化特性介质HZO，极化诱导能带降低形成量子阱捕获电子耗尽沟道，实现高压增强型Ga2O3 MOSFET器件。报告指出，大尺寸高质量氧化镓单晶的生长，氧化镓薄膜的外延生长、设备以及P型掺杂，氧化镓衬底的热导率难题：衬底高掺，氧化镓材料结构、器件结构与工艺是未来重要的研究内容。

西安交通大学电子学院院长助理、副教授李强

《六方氮化硼薄膜的制备及其器件应用》

六方氮化硼(hBN)在介电衬底应用与高功率电力电子器件应用领域中具有极大的发展潜力，也是制备真空紫外探测器(VUV PDs)最有前途的候选材料之一。西安交通大学电子学院院长助理、副教授李强做了“六方氮化硼薄膜的制备及其器件应用”的主题报告，LPCVD生长hBN薄膜、基于hBN薄膜的异质结、hBN基日盲紫外探测器等内容。报告显示，磁控溅射方法成功制备了大面积hBN薄膜，并在深紫外DBR、电阻开关等器件上进行了性能验证。LPCVD方法生长单晶hBN薄膜，对阶梯流生长机制进行了探讨，并对薄膜高温稳定性进行了验证。Al组分x=11% 时，h-BN/B0.89Al0.11N异质结具有最佳的晶格匹配与低异质结形成能，此时构筑的高质量异质结具有优异的整流特性。基于自组装方式的hBN薄膜，制备了h-BN基日盲紫外探测器，对185 nm紫外光具有超低的暗电流，高探测率和快的响应速度。

山东大学 葛磊

《金刚石场效应晶体管及深紫外光电探测研究》

金刚石器件和深紫外探测应用的研究为高性能、高可靠性的电子器件和光电子器件的发展提供了重要支持，山东大学葛磊做了“金刚石场效应晶体管及深紫外光电探测研究”的主题报告，分享了氢终端金刚石场效应晶体管器件研究及基于金刚石紫外光电探测器的研究进展。研究探索了金掩膜制备工艺，实现了高性能氢终端金刚石 MESFET 器件。利用 MESFET 器件解决了传统两端探测器响应度较低的问题。实现了高性能氢终端金刚石 MOSFET 器件。首次在金刚石器件中应用MOSFET 结构进行紫外光响应测试，为金刚石基紫外探测器的研究拓展了新思路。报告指出，针对 MOSFET 结构光电晶体管只在常温下进行了测试，应当在高温下测试 MOSFET 结构光电晶体管的紫外探测性能，研究氢终端金刚石晶体管器件在高温等恶劣环境下的探测性能。

备注：根据现场有限资料整理，仅供参考！如有出入，敬请谅解！

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