新材料|日本表示氧化镓可替代硅，用于制造二极管和三极管

日本初创公司Flosfia表示，氧化镓可以替代硅作为二极管和三极管等电子器件的最佳材料，具备廉价、高效、耐高压等优点。

图：硅、氧化镓、氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）四种材料，禁带、熔点、导热、电子迁移率、击穿场强五种指标的对比（蓝色为硅材料的归一化指标，红色为氧化镓材料、橙褐色为氮化镓材料、黄绿色为碳化硅材料）

氧化镓器件的优势来源于其将近5eV的禁带宽度（高于GaN的3.4eV）。禁带宽度越宽，耐受的场强越大，在给定电压的情况下器件可以做得更薄。器件越薄，电阻越低，因此效率更高。Flosfia表示其氧化镓二极管的效率已超越由SiC和GaN制成的器件。但与此同时，与硅、GaN和SiC材料相比，氧化镓的“阿基里斯脚后跟”（唯一的缺点）是热传导能力差。

为了克服该缺点，日本京都大学成功研发出“喷雾化学气相淀积（CVD）成膜”技术，通过在蓝宝石衬底上生长氧化镓晶体可使二极管芯片更薄。在生产过程中，研究人员首先对蓝宝石衬底进行加热，然后将一个精细的粒子薄雾通过一个不发生反应的“载波气体”输送至腔内，该薄雾所包括金属混合物的在遇到热衬底时分解并形成氧化镓薄膜。与其他工艺流程不同的是，腔体不需要完全清空，整个工艺流程可以快速循环，并大幅降低成本下降。

Flosfia通过产学研合作的方式，将该技术投入器件的生产制造中。Flosfia发现采用该技术研制出的器件击穿电压可达531V，导通电阻可达0.1mO/cm²，超过碳化硅的理论极限。裸芯片形式的二极管击穿电压处于中间水平，但只要引入绝缘层即可带来性能的显著提升。

Flosfia目标是在2016年晚些时候为潜在客户提供氧化镓二极管样品，在2018年投入量产，同时研发和投产相应的三极管。

补充资料

日本并没有特别明确的军用电子元器件企业，一方面是因为部分元器件企业同时满足商用市场和武器装备需求，另一方面无受美国禁运之忧。近年，除了历史悠久的几家知名企业外，日本电子元器件发展已呈明显的疲态，新器件相关材料和技术的报道较少。

日本电子系统军民融合新例子。

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