中国粉体网讯  半导体产业是关乎国家经济，政治和国防安全的战略产业。在半导体产业中，先进陶瓷的研发与生产水平直接影响我国半导体产业的发展。因此，无论从经济安全角度还是产业成本考虑，要突破我国半导体产业面临“卡脖子”的窘境，必须重视先进陶瓷的发展。2023年6月14日，由中国粉体网主办的“第二届半导体行业用陶瓷材料技术研讨会”在江苏苏州隆重开幕，会议期间，我们邀请到众多专家学者做客“对话”栏目，围绕先进陶瓷在半导体行业的应用研究进行访谈交流。本期，我们邀请到的是上海光机所的夏长泰研究员。

中国粉体网：去年的8月份，美国商务部工业和安全局曾发布一项临时最终规定，对包括氧化镓在内的4项“新兴和基础技术”实施出口管制。请问夏老师，氧化镓为何会被如此重视？它的应用价值有多大？

夏长泰研究员：关于美国在该方面的管制我也了解过，氧化镓和金刚石之所以被列为管制材料，这两种材料都是高端的电力电子器件的材料，我们国内称之为第四代半导体。另外，因为氧化镓与金刚石实际上作为器件来讲才刚刚起步，所以现在主要是对单晶衬底进行出口管制。氧化镓尤其特殊，因为氧化镓作为半导体材料除了物理性能好之外，它还可以采用如同拉制单晶硅与蓝宝石的方法进行制备，而其它的宽禁带半导体不具备这个条件，同样金刚石也没有这个条件。就是说，氧化镓可以容易地获得单晶衬底，那么有了同质衬底，这在做氧化镓器件的时候是一个非常大的优势。

中国粉体网：请问夏老师，氧化镓半导体产业链涉及哪些关键环节？

夏长泰研究员：氧化镓的产业链与其它半导体，例如硅、碳化硅、氮化镓等半导体基本上是一致的。最开始是衬底，接下来是外延，下面是器件，器件模块及应用。实际上在生长单晶前面还有氧化镓粉体的制备，这是产业链最前面的环节，我们也应该加大力度研究。我了解到，比如说日本把我们的氧化镓粉买过去，我们再高价买他们加工过的高纯氧化镓粉，这就提醒我们要加大力度把高端的氧化镓原料做好。

中国粉体网：夏老师，有人认为未来氧化镓器件将会直接与碳化硅器件竞争，甚至是替代碳化硅和氮化镓，对此您怎么看？

夏长泰研究员：这里面竞争肯定是有的，从它们的物理特性来讲，氧化镓的禁带宽度比碳化硅、氮化镓要大，碳化硅、氮化镓的禁带宽度是3.5左右，而氧化镓的禁带宽度接近5，那么它们的禁带宽度差别大就意味着氧化镓器件的耐压特性会比碳化硅、氮化镓更强，所以说氧化镓可以在碳化硅、氮化镓不能胜任的领域发挥自己的优势，即它可以在更高电压、更大功率的环境中应用。说取代这一般是不可能的，因为在历史上我们很少看到比如一个新的半导体出来之后取代前面的半导体。另外，就氧化镓来讲，实际上它的产业化才刚刚开始，日本才刚刚有器件的产业化，后面还有很大的发展空间。

中国粉体网：请问夏老师，目前我国氧化镓半导体的研究及产业化进展如何？面临的困难有哪些？

夏长泰研究员：现在产业化才刚刚开始，主要是在晶体方面，做器件的还比较少。单晶产业化方面其实我们国家挺活跃的，相关公司的数量可能比国外的总和都多，这是一件好事，希望我们能尽快解决单晶的国产化。一旦拥有自己的单晶衬底，氧化镓半导体器件的研究及其产业化会大大加速。

中国粉体网：据您了解，目前世界各国对氧化镓都有怎样的布局？进展如何？

夏长泰研究员：2022年，美国、欧洲和日本等发达国家三十几位顶级科研人员写了一篇相关综述，涉及发展路线图，我们可以看出他们对未来氧化镓半导体发展的预测。实际上国外在研究方面的相互联系可能比我们国内更多一些，我们国内好像很少有顶级的科学家写这么一个氧化镓的发展路线图，多数情况下我们在做的是参考国外。

中国粉体网：目前进展最快的应该就是日本，他们的研究进展如何，比我们高在什么地方？

夏长泰研究员：氧化镓首先是日本人提出来的，其实当年最早提出来不是说它本身作为半导体。2004年氧化镓被提出来，说氧化镓单晶可以作为氮化镓的衬底，当时氮化镓LED非常热，氧化镓作为衬底可以做成导电衬底。氮化镓的衬底主要是蓝宝石，而蓝宝石不导电，那么蓝宝石做衬底时，作电极只能做在同一侧，同时一部分长好的氮化镓还需要被切除掉。如果用氧化镓做衬底，导电的衬底会令器件结构变得简单，这对LED的功率提升等都是有好处的。后来，到了2012年左右才发现氧化镓本身是一种很好的半导体材料，此后，氧化镓成为了世界研究热点。日本在氧化镓方面始终走在最前面，现在已经有器件产业化，国际上，90%以上的氧化镓单晶衬底出自日本。他们的优势首先是氧化镓是他们最先提出的，其次，从一开始，即自2004年就有公司参与，也就是说，他们很早就针对产业化而开展研究。另外，日本在材料研究方面整体实力也很强。

中国粉体网：好的，感谢夏老师接受我们的采访。

（中国粉体网编辑整理/山川）

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