?近日，九峰山實(shí)驗(yàn)室科研團(tuán)隊(duì)在全球首次實(shí)現(xiàn)8英寸硅基氮極性氮化鎵（N-polar GaNOI）高電子遷移率材料的制備。該成果將助力射頻前端等系統(tǒng)級(jí)芯片在頻率、效率、集成度等方面越級(jí)提升，為下一代通信、自動(dòng)駕駛、雷達(dá)探測(cè)、微波能量傳輸?shù)惹把丶夹g(shù)發(fā)展提供有力支撐。

氮化鎵晶體結(jié)構(gòu)的極性方向?qū)ζ骷阅芎蛻?yīng)用有著重要影響，根據(jù)晶體生長(zhǎng)的極性方向，主要分為氮極性氮化鎵（N-polar GaN）和鎵極性氮化鎵（Ga-polar GaN）兩種相反的極化類型。已有研究表明，在高頻、高功率器件等領(lǐng)域，氮極性氮化鎵比傳統(tǒng)的鎵極性氮化鎵技術(shù)優(yōu)勢(shì)更明顯。作為高頻通信與雷達(dá)探測(cè)的關(guān)鍵半導(dǎo)體材料，氮極性氮化鎵已成為國(guó)際科研界深入探索的焦點(diǎn)。然而由于嚴(yán)苛的材料生長(zhǎng)條件、高度復(fù)雜的工藝等瓶頸制約，目前國(guó)際上僅有少數(shù)機(jī)構(gòu)可小批量生產(chǎn)2-4英寸氮極性氮化鎵高電子遷移率襯底材料，且成本昂貴。

(a) 九峰山實(shí)驗(yàn)室8英寸N極性GaN晶圓實(shí)物照片, (b) N極性GaNOI截面透射電鏡照片

九峰山實(shí)驗(yàn)室此技術(shù)成果，是全球首次在8英寸硅襯底上實(shí)現(xiàn)氮極性氮化鎵高電子遷移率功能材料（N-polar GaNOI）制備，打破了國(guó)際技術(shù)壟斷。其主要突破體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：一是成本控制，采用硅基襯底，兼容8英寸主流半導(dǎo)體產(chǎn)線設(shè)備，深度集成硅基CMOS工藝，使該技術(shù)能迅速適配量產(chǎn)工藝；二是材料性能提升，材料性能與可靠性兼具；三是良率提升，鍵合界面良率超 99%。以上突破為該材料大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化奠定了重要基礎(chǔ)。

氮極性氮化鎵主要應(yīng)用領(lǐng)域

氮極性氮化鎵材料在高頻段（如毫米波頻段）的性能非常出色，這對(duì)于需要高頻操作的領(lǐng)域來(lái)說十分重要，5G/6G通信、衛(wèi)星通信、雷達(dá)系統(tǒng)等領(lǐng)域都有望從中獲益。

一旦突破量產(chǎn)技術(shù)臨界點(diǎn)，氮極性氮化鎵材料將在以上領(lǐng)域開辟新的應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到革新性推動(dòng)作用。所以氮極性氮化鎵已成為國(guó)際科研界爭(zhēng)相深入探索的焦點(diǎn)材料。

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（來(lái)源：九峰山實(shí)驗(yàn)室）