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政策资讯

青岛“10+1”产业体系加速推进氧化镓等前沿半导体材料发展提速

在科技创新空前密集活跃的当下，青岛正坚持以科技创新为引领，加快推进“10+1”创新型产业体系建设。聚焦8优先发展2个先导产业、突破发展5个新兴产业、提质发展3个优势产业、超前发展1批未来产业的“10+1”重点产业方向，青岛正在努力“卡位”产业新赛道，集聚产业新集群，崛起产业新增量，不断积蓄城市产业未来竞争力。在先进半导体材料领域，青岛重点布局以磷化铟、氧化镓等为代表的化合物半导体，瞄准晶圆衬底制造等关键核心技术持续发力。其中，华芯晶元半导体化合物晶片衬底项目已启动，致力于以碳化硅、氮化镓、氧化镓等材料为基础，推动新一代高性能芯片衬底的规模化生产。

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技术前沿

北京大学集成电路学院/集成电路高精尖创新中心魏进研究员团队在IEEE ISPSD发表2项宽禁带半导体功率器件重要技术进展

近日，功率半导体器件领域的顶级会议IEEE International Symposium on Power Semiconductor Devices and ICs (ISPSD) 在日本熊本市举行。北京大学集成电路学院两篇高水平论文入选，向国际功率器件与功率集成电路领域的同行展示了北京大学最新的研究成果。这两篇论文内容涉及GaN CMOS集成技术、SiC MOSFET可靠性物理研究。

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深圳平湖实验室研制8英寸4°倾角4H-SiC上高质量GaN外延

近日，深圳平湖实验室在GaN/SiC集成领域取得突破性进展，在国际上首次研制了商用8英寸4°倾角4H-SiC衬底上的高质量AlGaN/GaN异质结构外延。

该成果打破了大尺寸GaN与SiC材料单片集成的技术瓶颈，为GaN/SiC混合器件的发展及其产业化进程奠定基础，可批量应用于大尺寸、高质量GaN外延材料的制备，为现有硅基GaN技术路线提供了一种极具竞争力的替代方案。

其突破性在于：1）缺陷密度显著降低：GaN外延材料中的缺陷密度下降10~15倍,有望从根本上解决GaN器件的可靠性问题、通过10年以上寿命验证；2）散热性能大幅提升：SiC衬底的高热导率将进一步提升GaN器件的功率密度与集成度。

图1 (a) 8英寸4H-SiC衬底上GaN外延片实物照片 (b) 2μm GaN外延层的截面透射电子显微镜照片 (c) AlN成核层与4°off-axis 4H-SiC界面可见特征性的7 nm宽度原子台阶与周期性的位错结构

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中国科大团队成功实现GaN PiN二极管的超快结温映射

中国科学技术大学（USTC）的研究人员利用采样率达105 Sa/s的超快共聚焦热反射显微技术（CTRM），在高达10000 A/cm2的极端应力瞬态期间成功实现了垂直GaN PiN二极管的动态结温（Tj）映射。

研究人员表示，该方法可在极端应力瞬态期间实现结温的时间分辨测量，从而识别器件的退化/失效机制。得益于CTRM实现的超快结温映射，他们已识别出浪涌电流应力下的器件失效机制，并揭示了热扩散/积累的动态过程。此外，为提升浪涌电流应力下的散热性能，他们开发了基于键合金刚石散热片的热管理方案，可在10 ms浪涌电流测试中将浪涌能量密度从323 J/cm2（无金刚石散热片）进一步提升至390 J/cm2。

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中国科学院苏州纳米所陆书龙团队在氮化镓基单片集成器件领域取得进展

近期，苏州纳米所陆书龙团队基于GaN材料外延与器件工艺方面的积累[Communications Materials6, 83 (2025)；Small Methods 9, 2400989 (2025)；Chip 4, 100149 (2025)；Journal of Semiconductors 46, 022401 (2025)；Applied Physics Letters 126, 262104 (2025)]，在氮化镓基单片集成器件领域取得了重要进展。

进展一：设计并验证双向光电流机制

传统半导体p-n结的单向导通特性限制了具有双向光响应能力器件的集成。此研究通过在p-GaN/(In,Ga)N异质结中引入水凝胶/p-GaN局部接触界面，在单一器件内构建了双异质结结构。所研制的双功能器件在365nm和520nm光照下分别表现出负和正的光电流，成功实现了对不同波段光照的双向光电流响应。该研究为面向复杂应用场景的一体化光电子芯片提供了一种可行的思路。

进展二：探测/突触双功能智能传感与人形机器人应用验证

此工作采用电化学剥离技术移除硅外延衬底，并在透明基底上构建了“界面-体相分离”结构，包含石墨烯/(Al,Ga)N异质结功能区和GaN功能区，首次实现了自驱动360°全向GaN基探测器与人工突触的单片集成，成功在单一器件中融合“快速响应”与“慢速弛豫”特性。同时，团队率先验证了此新型双功能器件在人形机器人领域中的应用潜力，有助于提高人形智能机器人的智能感知与计算能力，并降低功耗。

信息来源：https://mp.weixin.qq.com/s/dugwRdhDNt5uL-De143AKQ

中科院苏州纳米所秦华团队在氮化镓基无源太赫兹相控阵机制研究方面取得进展

苏州纳米所秦华团队提出并研制了一种基于氮化镓肖特基二极管(GaN SBD)的无源太赫兹相控阵芯片原型，工作频率为0.32 THz，阵列规模为32×25。该芯片利用GaN SBD的高速变容特性实现阵列天线谐振模式的动态调控，支持模拟和数字调相两种工作模式。在0–210°的连续相位调节范围内，平均插入损耗为5 dB，调制速率超过200 MHz，平均相位调节误差为1.8°。针对现有GaN晶圆材料的非均匀性和SBD工艺偏差导致阵元间相位调节存在偏差的问题，团队提出了基于差分进化的控制策略，主瓣增益提升了4.2 dB，并且有效抑制旁瓣水平。在±45°扫描范围内，波束增益为18 dBi。基于该芯片，团队也演示验证了目标的跟踪定位和信号的定向传输等功能。

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山东大学最新成果：1200V全垂直硅基氮化镓MOSFET

近日，山东大学＆华为联合报道了应用氟离子注入终端结构的1200V全垂直Si基GaN沟槽MOSFET（FIT-MOS）。氟离子注入终端（FIT）区域固有的具有负性电荷成为高阻区域，天然地隔离了MOSFET器件，取代了传统的台面刻蚀终端（MET），消除了台面边缘的电场聚集效应，从而将FIT-MOS的BV从MET-MOS的567 V提升到1277 V。此外，所制造的FIT-MOS表现出3.3 V的阈值电压（Vth），达到了107的开关比（ION/OFF），以及5.6mΩ·cm2的比导通电阻（Ron,sp）。这些结果表明，在高性价比Si基GaN平台制备的垂直晶体管在kV级应用中具有很大的潜力。相关成果以《1200 V Fully-Vertical GaN-on-Si Power MOSFET》为题发表在《IEEE Electron Device Letters》上。

信息来源：https://mp.weixin.qq.com/s/tFmHwqmpDXTRXReFxvuDZA

日本东京科学大学：通向下一代GaN晶体管的低成本路线

日本东京科学大学（TUS）的Atsushi Kobayashi领导的研究团队，成功利用溅射法在AlGaN/GaN异质结构上生长了ScAlN薄膜，并研究了生长温度对其特性的影响。

研究人员通过在不同温度下进行溅射，在AlGaN/AlN/GaN异质结构上外延生长了具有10%钪含量的ScAlN薄膜。随后，他们利用原子力显微镜（AFM）和高能电子衍射技术研究了薄膜结构。

分析结果显示，即使在250°C的低温下也能实现外延生长，且薄膜表面平整度随温度升高而有所改善。值得注意的是，在750°C下生长的样品中观察到明显的阶梯-平台表面结构，表明结构质量较高。

霍尔效应测量表明，在750°C下生长的样品中，二维电子气（2DEG）的载流子密度达到1.1×1013 cm−2，约为无ScAlN的AlGaN/AlN/GaN异质结的3倍。相比之下，低温生长的薄膜的载流子密度低于初始无ScAlN的异质结。

这些结果表明，生长温度对异质结中2DEG的形成至关重要。750°C时载流子密度的提升归因于结构质量的改善。然而，与初始异质结构相比，所有ScAlN样品的电子迁移率均有所降低，这可能是因为ScAlN势垒在AlGaN/AlN/GaN界面附近引入的粗糙度和结构缺陷。

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麻省理工学院：世界首个光控垂直GaN finFET

本研究提出了一种新型的光控垂直GaN finFET，可通过低功率紫外光（UV）直接触发导通。该器件由一个常关型垂直GaN finFET构成，并配有一个光学透明的照射窗口。当受到365纳米波长的紫外光照射时，耗尽的鳍片沟道中会产生电子-空穴对，从而使器件导通。该光控垂直finFET的工作原理首先通过仿真验证，在30 mW/cm2的照射强度下，预测可实现5个数量级的开关电流比。随后通过实验验证了该器件的性能，在VDS=3V条件下，仅需微瓦级紫外LED光功率即可触发超过90 A/cm2的导通电流密度。尽管器件存在较高的暗电流，但由于高度缩小的鳍片结构中强烈的光伏效应，其最大光响应度超过105A/W。这些初步结果表明，该器件在未来高功率系统中具有显著提升电磁干扰（EMI）抗扰性、简化系统设计、降低成本并提高可靠性的潜力。

信息来源：https://mp.weixin.qq.com/s/3-pOeO4C1CymVQURLiKDnA

西电郝跃院士团队张进成教授、宁静教授在金刚石基氧化镓热管理领域取得突破性进展

近日，由西安电子科技大学研究团队开展技术攻关，在宽禁带半导体材料集成领域取得取得突破性进展，相关成果2025年8月31日以“Van der Waals β-Ga2O3thin ﬁlms on polycrystalline diamond substrates”为题在线发表于《Nature Communications》（DOI：
10.1038/s41467-025-63666-x），该研究成功实现高质量β-Ga2O3薄膜与高导热多晶金刚石衬底的有效集成，为解决氧化镓基电子器件热管理难题提供了新路径。该研究由西安电子科技大学郝跃院士团队张进成教授、宁静教授带领完成，西安电子科技大学张进成教授为论文通讯作者，宁静教授为论文第一作者，杨芷纯硕士研究生为论文共同第一作者。

信息来源：https://mp.weixin.qq.com/s/rqQMpTiwcEnNepR_pme2jQ

中南大学突破金刚石/铜复合材料热管理瓶颈：高导热、低膨胀、强稳定性同步实现

近日，中南大学魏秋平团队，提出了一种结合控制界面层厚度的界面设计策略，以达到同时提高金刚石/Cu复合材料的传热能力、热膨胀匹配性和热稳定性的目的。结果表明，当溅射时间为45 min时，所设计的金刚石/Cu复合材料具有优良的TC（743 W/m·K ）、低的CTE和较快的热响应，在大气环境中经过100次热循环后，复合材料的热扩散系数仅下降了20.7%，仍保持较高的热扩散系数，达到244.9mm2/s，证实了WC-(Zr,W)C多级界面层的引入有利于提高金刚石与基体的界面结合强度和声子匹配，此外，金刚石/铜复合材料在热冲击后具有均匀分布的金刚石颗粒、较高的相对密度和孤立的孔隙，保证了其优异的传热性能，这不仅解决了金刚石/铜复合材料的工程应用难题，阐明了其强化机理的深入理解，而且为热管理复合材料的界面层设计提供了新的视角。

信息来源：https://mp.weixin.qq.com/s/6mmPBguRA5aPDUJqUmcMqA

北京高压科学研究中心成功制备出百微米至毫米级的高纯度类单晶块体样品

近日，北京高压科学研究中心的杨留响研究员，杨文革研究员，以及毛河光院士与中国科学院西安光机所罗端研究员带领的国际研究团队成功制备出百微米至毫米级的高纯度类单晶块体样品。相关结果以《Synthesis of bulk hexagonal diamond》为题发表于Nature杂志。

北京高压科学研究中心与中国科学院西安光机所科学家带领的国际研究团队通过采用金刚石对顶砧技术，在可控高温高压（准静水压条件）下，成功将高质量石墨单晶前驱体转化为百微米级、高度有序的六方金刚石。团队借助原位单晶X射线衍射技术，首次精确揭示了石墨-六方金刚石相变过程中的晶体学取向关系，系统阐明了其相变机制，并确认了合成样品特有的三重孪晶结构。

信息来源：https://mp.weixin.qq.com/s/ezDFM-ee19fw63DiJOSJEw

湖南大学团队：金刚石表面构建SiC层，突破复合材料散热瓶颈

金刚石/铝（diamond/Al）复合材料因其低密度、高导热率、可调热膨胀系数而备受关注。然而，该类材料在界面上容易生成Al4C3相，不仅降低稳定性，还会在潮湿环境下发生水解，导致性能迅速衰退。

为解决上述难题，湖南大学团队提出了一种新方法：先利用磁控溅射在金刚石颗粒表面沉积一层均匀的硅（Si）预设层；再通过真空退火，使Si逐步转化为碳化硅（SiC）；最终与铝基体通过压力浸渗结合，形成稳定的复合材料。

这一策略避免了金刚石与铝直接接触，有效抑制了Al4C3的大量生成，同时通过SiC层改善声子匹配，显著提升了界面热导。相关成果以“Preparation of homogeneous SiC coating on diamond particles by magnetron sputtering for diamond/Alcomposites with high thermal conductivity”为题，发表在《Ceramics International》期刊上。

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深圳技术大学：铜基双面对称金刚石沉积技术实现低翘曲无裂

近期，深圳技术大学韩培刚团队，黄江涛团队与何斌团队合作，通过在铜基板双面对称沉积纳米金刚石（NCD）和微晶硅金刚石（MCD）的异质沉积策略，解决了铜基金刚石薄膜因热膨胀系数差异导致的翘曲和开裂问题。实现了低翘曲、无裂纹的高性能热管理材料。

铜基双面对称金刚石沉积技术的核心在于，通过在铜基板两侧对称沉积金刚石层，有效抵消了因材料热膨胀系数不匹配而产生的内应力。这种设计从根本上解决了金刚石膜因应力集中而导致的翘曲和裂纹问题，确保了材料的平整性和完整性。

行业已经成功实现了2英寸金刚石热沉片的稳定批量化生产，并攻克了650μm高厚度金刚石生长后脱硅“零翘曲”的核心工艺难关。

信息来源：https://mp.weixin.qq.com/s/k_hUmq4h5oE69PUa0cCPWA

金刚石薄膜新突破：给芯片降温，还要从界面下手

美国特拉华大学与苏州实验室的团队在《Thin Solid Films》上发表研究，系统比较了三种结构：金刚石/硅、金刚石/碳化硅和3C-碳化硅/硅。测得0.63微米厚金刚石/硅膜导热率约为240 W/(m·K)，但界面热导仅18 MW/(m2·K)。透射电镜显示金刚石和硅之间存在约5纳米厚的非晶层，阻碍热传导。相比之下，3C-碳化硅直接在硅上外延生长，无非晶层，界面热导提高至78 MW/(m2·K)，但该膜内存在大量堆垛层错，导致整体导热率从理论500 W/(m·K)降至约300 W/(m·K)。

研究还发现，金刚石薄膜的晶粒尺寸和非晶碳含量影响导热性能：晶粒越大、非晶碳越少，导热越好。通过调整生长温度和气体比例，可使晶粒尺寸从十几纳米增至几十纳米，导热率随之上升。

综上，要提升金刚石薄膜对芯片的散热效果，需同时减少与非晶基底间的过渡层，并控制薄膜内部晶粒质量和缺陷密度。团队下一步计划先在硅表面生长一层碳化硅，再沉积金刚石，借助碳化硅的高界面热导提升整体散热效率。

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日本：完成硅废料与CO₂合成半导体级碳化硅粉体的基础研究

日本材料科技企业Resonac近日宣布，其与东北大学（Tohoku University）联合推进的“硅废料+二氧化碳合成SiC半导体粉体”的基础研究阶段已圆满完成，下一步将向工艺实用化与产业化迈进。