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仪表网 研发快讯】山东大学集成电路学院刘超教授团队联合华为技术有限公司研制了世界首款1200V垂直型硅基氮化镓晶体管，为宽禁带半导体在中高压场景的低成本商业化应用提供了全新路径。相关成果发表在第37届功率半导体器件和集成电路国际会议(ISPSD)以及电子器件领域顶级期刊IEEE Electron Device Letters，Applied Physics Letters。这是山东大学第二年以第一作者和通讯作者单位在功率半导体顶级国际会议ISPSD发表论文。上述系列文章的第一作者为山东大学集成电路学院2023级博士研究生马宇川，通讯作者为刘超教授。
随着电子信息技术的快速发展，以碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)为代表的第三代宽禁带半导体以其耐高温、超高频、耐高压等性能优势，在诸多领域逐步替代传统硅基器件。其中，SiC主要应用于电动汽车、光伏
逆变器等高压领域(>1200V)；GaN则更适用于5G通信、雷达系统和通用电源等低压领域(<650V)。在此背景下，650V～1200V的中高压区间，正逐渐成为GaN材料向上突破、SiC材料向下覆盖的重点攻关方向。GaN要实现在中高压领域的应用，必须突破耐高压、大电流承载等瓶颈。当前，日本丰田、日本罗姆等企业已开发出基于GaN衬底的1200V垂直型GaN晶体管。该结构相较于传统水平型器件，在耐压能力、功率密度和散热性能等方面优势显著，具备在中高压场景的应用潜力。但是，GaN衬底过高的成本限制了其规模化应用。
在国家和省级科技计划项目的支持下，山东大学联合华为技术有限公司基于大尺寸、低成本的硅衬底，率先攻克了导电缓冲层以及氟离子注入终端技术，开发了垂直型GaN功率晶体管的外延生长及器件制备工艺，研制出世界首款1200V垂直型硅基GaN晶体管。该器件的耐击穿、导通电阻等性能与基于GaN衬底的垂直型GaN晶体管相当，但成本大幅降低，为千伏级电力电子系统提供了高性能、低成本的核心半导体元件。
该成果入选《山东好成果专报》头版专题报道。“山东好成果”是山东省科技厅自2023年7月起重点打造的重大科技成果推介活动，通过常态化征集、评价和发布机制，推动科技成果转化应用。该成果被国际产业媒体Semiconductor Today以及国内多家主流媒体专题报道。
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