近日，鴻海 研究院半導(dǎo)體所，攜手陽明交大電子所，雙方研究團(tuán)隊(duì)在第四代化合物半導(dǎo)體的關(guān)鍵技術(shù)上取得重大突破，提高了第四代半導(dǎo)體氧化鎵 (Ga2O3) 在高壓、高溫應(yīng)用領(lǐng)域的高壓耐受性能，為未來高功率電子元件開辟了新的可能性。

第四代半導(dǎo)體氧化鎵 (Ga2O3) 因其優(yōu)異的性能，被視為下一代半導(dǎo)體材料的代表。它擁有超寬能隙 (4.8 eV)、超高臨界擊穿場強(qiáng) (8 MV/cm) 等特性，較現(xiàn)有的硅 (Si)、碳化硅 (SiC) 和氮化鎵 (GaN) 等材料具有顯著優(yōu)勢，這些特性使得氧化鎵特別適用于電動(dòng)車、電網(wǎng)系統(tǒng)、航空航太等高功率應(yīng)用場景。

鴻海認(rèn)為，氧化鎵元件將有望成為具有競爭力的電力電子元件，能直接與碳化硅元件競爭。目前中國、日本和美國在氧化鎵研究領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。其中，日本已實(shí)現(xiàn) 4 英寸和 6 英寸氧化鎵晶圓的產(chǎn)業(yè)化，而中國多家科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)也在積極推進(jìn)相關(guān)研究與產(chǎn)品開發(fā)。

本次研究 Heteroepitaxially Grown Homojunction Gallium Oxide PN Diodes Using Ion Implantation Technologies，利用磷離子布植和快速熱退火技術(shù)實(shí)現(xiàn)了第四代半導(dǎo)體 P 型 Ga2O3 的制造，并在其上重新生長 N 型和 N+ 型 Ga2O3，形成了 PN Ga2O3 二極體，結(jié)果展示出優(yōu)異的電性表現(xiàn)，這一突破性技術(shù)除了能大幅提升元件的穩(wěn)定性和可靠性，并顯著降低電阻。

此次鴻海研究院與陽明交大電子所通力合作研究成果已發(fā)表于高影響力指數(shù) (impact paper) 的國際頂級(jí)材料科學(xué)期刊“Materials Today Advances”。Materials Today Advances 在 2023 年的影響力指數(shù)達(dá)到 10.25，并在材料科學(xué)領(lǐng)域的 SJR (Scimago Journal & Country Rank) 中排名前 25%。

論文詳細(xì)闡述了這種新型 Ga2O3 PN 二極體的制作過程和性能特征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該元件具有 4.2 V 的開啟電壓和 900 V 的擊穿電壓，展現(xiàn)出元件優(yōu)異的高壓耐受性能。此次的技術(shù)突破，將為臺(tái)灣在全球化合物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中的領(lǐng)先地位增添優(yōu)勢，也為未來的高壓半導(dǎo)體應(yīng)用開創(chuàng)新的可能，也再次證明了鴻海在技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展上的卓越能力。

展望未來，鴻海研究院表示，隨著氧化鎵技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，可以期待其在更多高壓、高溫和高頻領(lǐng)域中有更廣泛應(yīng)用，將繼續(xù)致力于此領(lǐng)域的研究，為全球技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)進(jìn)步做出更大的貢獻(xiàn)。