余伟业

电力电子、新能源、电动汽车、5G通讯、高速轨道列车、能源互联网和智能工业等领域的兴起，对功率器件的性能提出了越来越高的要求。但传统硅（Si）器件已达到材料的物理极限，无法满足当前应用场景的需求。作为第3代半导体材料的典型代表，氮化镓（GaN）在1928年由Johason等人首次成功制备，在一个大气压下，其晶体一般呈六方纤锌矿结构，其化学性质稳定，具有宽带隙（3.39eV）、高击穿电压（3×106V/cm）、高电子迁移率（25℃，1000cm2/V·s）、高异质结面电荷密度（1×1013cm-2）等诸多良好的电化学特性，相对于第1代半导体材料Si和第2代半导体材料砷化镓（GaAs）器件而言，GaN器件可以在更高频率、更高功率、更高温度的情况下工作[1-3]，因而被认为是制备高温、高频、大功率器件的首选材料之一。当前，Si基半导体产业正面临投资回报率递减，GaN凭借其优异性能，有望促进半导体行业新的增长[4]。

基于GaN的重要战略意义，世界各国相继出台措施，推进其材料的研究与应用。美国早在20世纪80年代已经开始部署第3代半导体相关的研发与应用，21世纪初，美国国防部先进项目研究局（DARPA）先后启动了“宽禁带半导体技术计划”（Wide Bandgap Semiconductor Technology Initiative，WBGSTI）和“氮化物电子下一代技术计划”（Nitride Electronic NeXt-Generation Technology Program，NEXT），旨在布局毫米波GaN射频器件和提升GaN器件制造工艺，积极推动GaN宽禁带半导体技术的发展。美国的一系列战略部署引发了全球范围内的激烈竞争，欧洲、日本、韩国等也相继开展了相關研究。欧盟委员会下属的欧洲防务局（EDA）主导开展了“可制造的基于SiC衬底的GaN器件和GaN外延层晶圆供应链（Manufacturable GaN—SiC—Substrates And GaN Epitaxial Wafer Supply Chain，MANGA）”计划，旨在联合德国、法国、英国等，强化欧洲的GaN外延片和SiC衬底的区域内部供应能力。……