重大突破!浙大氧化镓单晶衬底研发成功,为“中国芯”提供支撑

红鑫心科普社 2024-11-04 07:36:32

红鑫科普社导读

浙江大学的科研团队最近在半导体领域又创造了一个新高!他们成功生产出大尺寸氧化镓单晶衬底,这可是国内首次哦!

这项技术不仅拥有完全自主知识产权,更是为中国的半导体产业注入了新的希望。想知道这项突破背后的故事和它对未来产业发展的影响?跟着红鑫快来看看!

中国半导体研究再创新高

近年来,随着全球科技竞争的加剧,半导体技术已经成为各国争相发展的重点。作为中国高校中的佼佼者,浙江大学自然也没有缺席。

在教授杨德仁和张辉的带领下,浙江大学的科研团队通过新型熔体法成功生产出大尺寸氧化镓单晶衬底,而且最重要的是,这项技术拥有完全自主知识产权。

从目前的信息来看,氧化镓是我们人类发现的第二种超宽禁带半导体材料,仅次于碳化硅。而且与碳化硅不同的是,氧化镓在室温下就能够完成能带间跃迁,因此在理论上要比碳化硅更具优势。

在国内,宽禁带半导体材料的研究还处于起步阶段,浙江大学杭州国际科创中心成立于2020年,专注于宽禁带半导体材料及器件的研究。

该中心的目标就是解决半导体领域里的技术瓶颈,为中国的半导体产业发展贡献一份力量。

在新型碳化硅材料研究成果发布之后,杨德仁教授和张辉教授的团队又带来了新的惊喜。通过不断的实验和摸索,他们成功地生产出了大尺寸氧化镓单晶衬底,这是中国在这项技术上的首次突破。

降低成本是关键

之所以说这是一个突破,是因为之前无论是国内还是国外,在这方面的研究都还处于非常初级的阶段。即便是国外一些顶尖高校和研究机构,也只成功地生产出过一英寸的氧化镓单晶衬底。

而浙江大学的科研团队却已经成功地拿到了2英寸和3英寸的样品,这在国际上都还属于领先水平。如果后续的研究能够顺利进行的话,国内的大尺寸氧化镓单晶衬底应该很快就能实现批量生产。

这对于中国半导体产业链的完善,以及自主技术的掌握,都将起到非常积极的作用。尤其是在当前国际形势日趋严峻的情况下,自主掌握核心技术显得尤为重要。

但是,这个领域里有一个很棘手的问题:不管是氮化镓还是碳化硅,又或者是氧化镓,一般来说,半导体材料本身并不贵。

真正贵的是它的衬底,因为单晶材料的生产本身就是一个耗时耗能的复杂过程,而且大尺寸衬底的生产难度更大。

以往的方法即便成功地生长出了氧化镓单晶,但是厚度往往只有几毫米,根本无法满足晶圆级应用的需求。而如果采用传统的方法去解决这个问题,无疑会进一步提高成本。

浙江大学的科研团队开始尝试新的生长方法——垂直布里奇曼法

这种方法最早被用于锗和硅等材料的生长当中,但是对于氧化镓来说,如何控制其生长过程中的温度分布,以及如何避免杂质和位错的产生,这些都是需要解决的问题。

经过反复实验和调整,杨德仁教授和张辉教授终于成功地在国内首次采用该方法生产出2英寸的氧化镓单晶。他们还制备出了一块3英寸的(010)氧化镓单晶衬底。这块衬底不仅纯度高,而且缺陷少,达到了国际领先水平。

这项研究成果一经发布,就引起了广泛的关注。在各大高校和研究机构还在为一英寸样品而苦恼的时候,浙江大学已经成功地拿到了3英寸样品,这种巨大的差距,让很多人都看到了中国半导体研究的希望。

这项研究成果最重要的意义还是在于它能够帮助降低成本。根据科研团队的测算,如果衬底从目前的2英寸提升到6英寸,那么单片成本可以降低70%以上。

这是一个非常可观的数据,如果后续能够得到验证的话,将极大地促进中国半导体产业的发展。毕竟,谁也不愿意在技术上被别人卡脖子,更何况是美国这样的对手。

向全社会开放

虽然浙江大学在半导体研究方面已经取得了很多让人振奋的成果,但是要真正实现产业化,还有很多工作要做。尤其是在当前国内半导体产业发展遇到瓶颈的时候,这项研究成果能否真正转化为生产力,还需要我们共同努力。

在11月1日举行的“‘向新而行 以质致远’讲好高校服务区域高质量发展故事”媒体研讨会上,浙江大学副校长王国平表示,该校将围绕集成电路、合成生物、先进材料和仪器装备四大领域进行创新,建设高端科创平台。他也强调,高校必须要把科研成果转化为生产力,为地方经济的发展服务。

在这一点上,浙江大学已经率先做出了表率。在王国平副校长的主持下,该校已经与全省11个地市建立了战略合作关系,在教育、科技、人才等方面进行一体部署。

红鑫科普社总结

我觉得浙江大学的这项研究真的是给半导体行业带来了巨大的推动力,尤其是在当前国际竞争激烈的背景下,自主技术显得尤为重要。

希望后续能顺利实现产业化,帮助国内半导体行业更进一步。大家怎么看?你们觉得这个突破能否真正改变游戏规则?欢迎在评论区聊聊你的看法,别忘了点赞支持哦!

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