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近年來氧化鎵晶體生長(zhǎng)技術(shù)的突破性進(jìn)展，極大地推動(dòng)了相關(guān)的薄膜外延、日盲探測(cè)器、功率器件、高亮度紫外LED等器件的研究，是國際上超寬禁帶半導(dǎo)體領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“戰(zhàn)略性先進(jìn)電子材料”重點(diǎn)專項(xiàng)也于2018年發(fā)布了相關(guān)的研究指南“超寬禁帶半導(dǎo)體材料與器件研究（基礎(chǔ)研究類）”，也極大帶動(dòng)了國內(nèi)相關(guān)科研機(jī)構(gòu)的研究興趣，近年來，我國科學(xué)工作者在氧化鎵材料和器件研究方面取得了重要的進(jìn)展。
在最新出版的《半導(dǎo)體學(xué)報(bào)》2019年第1期上，西安電子科技大學(xué)郝躍院士總結(jié)了目前氧化鎵半導(dǎo)體功率器件的發(fā)展?fàn)顩r，著重介紹了氧化鎵材料的潛力、氧化鎵材料及器件研制進(jìn)展和面臨的挑戰(zhàn)。郝躍院士特別對(duì)氧化鎵這個(gè)重要新興領(lǐng)域的未來發(fā)展前景進(jìn)行了展望。
氧化鎵（β-Ga2O3）作為繼GaN和SiC之后的下一代超寬禁帶半導(dǎo)體材料，其禁帶寬度約為4.8 eV，理論擊穿場(chǎng)強(qiáng)為8 MV/cm，電子遷移率為300 cm2/Vs，因此β-Ga2O3具有4倍于GaN，10倍于SiC以及3444倍于Si的Baliga技術(shù)指標(biāo)。同時(shí)通過熔體法（生長(zhǎng)藍(lán)寶石襯底的方法）可以獲得低缺陷密度（103~104 cm-2）的大尺寸β-Ga2O3襯底，使得β-Ga2O3器件的成本相比于GaN以及SiC器件更低。隨著高鐵、電動(dòng)汽車以及高壓電網(wǎng)輸電系統(tǒng)的快速發(fā)展，全世界急切的需要具有更高轉(zhuǎn)換效率的高壓大功率電子電力器件。β-Ga2O3功率器件在與GaN和SiC相同的耐壓情況下，導(dǎo)通電阻更低、功耗更小、更耐高溫、能夠極大地節(jié)約上述高壓器件工作時(shí)的電能損失，因此Ga2O3提供了一種更高效更節(jié)能的選擇。
目前氧化鎵低缺陷密度襯底已經(jīng)可以達(dá)到4英寸，而在氧化鎵襯底上通過MOVPE、MBE及HVPE等原位同質(zhì)外延獲得的外延層具有0.5 nm左右的RMS平整度。氧化鎵材料的平均擊穿電場(chǎng)已經(jīng)達(dá)到5 MV/cm，水平及縱向垂直氧化鎵肖特基二極管分別已經(jīng)取得了超過3 kV以及2.2 kV的擊穿電壓。同時(shí)，耗盡/增強(qiáng)型背柵MOSFET也取得了超過1.5/1 A/mm的輸出電流密度、水平及縱向MOSFET在截止?fàn)顟B(tài)下也分別取得了1.8/1 kV的擊穿電壓以及氧化鎵高頻器件取得了ft/fmax = 5.1/17.1 GHz。
氧化鎵器件除日本推出的α-Ga2O3二極管產(chǎn)品以外，其他Ga2O3器件仍然處在實(shí)驗(yàn)室階段。目前所關(guān)心的主要問題是：氧化鎵襯底的低熱導(dǎo)率。解決辦法有兩種：熱傳遞自器件溝道往下到通過鍵合技術(shù)所得的高熱導(dǎo)率金剛石或AlN襯底以及自溝道往上至器件鈍化層頂部高熱導(dǎo)率金屬熱沉。P型摻雜依然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，但從器件角度來看可采用單極器件。其他挑戰(zhàn)還包括研制出具有低缺陷密度高可靠的柵介質(zhì)、更低阻值的歐姆接觸、更有效的終端技術(shù)比如場(chǎng)版和金屬環(huán)用來提高擊穿電場(chǎng)、更低缺陷密度及更耐壓的Ga2O3外延層以及更大更便宜的單晶襯底。在充分考慮并解決了不局限于上述問題，氧化鎵功率器件的明天便會(huì)大放光彩，為高效能功率器件的選擇提供新的方案。