镓仁及伙伴最新研究成果：导电型衬底的生长、检测与器件验证

近期，国内多个研究团队使用杭州镓仁半导体有限公司（以下简称“镓仁”）的氧化镓衬底与外延片，或与其开展合作研究，在功率器件、晶体生长、外延技术与缺陷表征等方向连续取得进展，相关成果发表于IEEE Electron Device Letters、Acta Materialia等期刊与学术会议。本期聚焦导电型衬底：从6英寸单晶的生长，到缺陷检测与加工，再到千伏级器件验证。

01.

材料来源：

铸造法长出6英寸单晶

如何生长出大尺寸单晶，是氧化镓产业化面临的重要问题，尺寸每增加一英寸，裂纹控制与均匀性的难度都显著上升。一篇由浙江大学联合镓仁完成的论文[1]，通过自研铸造法生长出6英寸（100）面氧化镓单晶，晶体实现了无裂纹、高质量、高均匀性生长，摇摆曲线半高全宽小于60 arcsec，表面粗糙度低于0.2 nm，缺陷密度不超过4×10? cm?2，并被加工成正切和4°偏切衬底。这标志着大直径单晶制备技术取得重大进展，为国产氧化镓功率器件的产业化提供了可靠的材料来源。

02.

质量护航：

腐蚀检测与加工工艺

围绕质量评价体系，浙江大学与镓仁联合开展了一项电化学腐蚀研究[2]，以镓仁（100）面衬底为研究对象，在室温下通过电压调控实现了多孔化处理与缺陷选择性腐蚀。低偏压下，表面形成随机分布的多孔结构；当电压超过约15 V的阈值后，衬底表面可选择性暴露出三类腐蚀坑，分别对应空洞、应变与位错。整个过程无需高温，且对衬底电学性能几乎无影响，为导电型衬底的缺陷识别提供了直观、低成本的手段。

另一项由浙江大学与镓仁合作开展的研究[3]，系统探讨了偏切角对衬底力学性能的影响。研究发现，与0°、4°偏切衬底相比，6°偏切衬底的硬度低约13%，弹性模量更高，在兼顾外延生长需求的同时，加工损伤更小。偏切角不仅是外延生长的需要，也直接影响加工良率，这一结果为衬底加工工艺优化提供了直接依据。

03.

应用场景：

衬底直接充当漂移区

在垂直功率器件中，漂移区需在低掺杂条件下承受千伏级电场，通常只有外延层才能胜任，衬底只起支撑作用。而一篇由中国科学院宁波材料所、甬江实验室与镓仁合作完成的论文[4]，直接以镓仁低掺杂（100）面衬底作为漂移区，这要求衬底的缺陷密度、掺杂均匀性与厚度都达到外延级水准。研究通过在阴极引入室温溅射的20 nm氧化铟锡（ITO）插入层，解决了低掺杂衬底的欧姆接触问题，比接触电阻率低至2.6×10?? Ω·cm2，器件比导通电阻由1580 mΩ·cm2降至26 mΩ·cm2，同时保持1.75 kV击穿电压与0.93 eV肖特基势垒高度，巴利加优值达117.8 MW/cm2。全程无需高温外延再生长，为氧化镓功率二极管的低成本规模化制造提供了新思路。

从6英寸单晶生长，到缺陷检测与加工优化，再到衬底直接作为漂移区实现千伏级器件，构成了“生长、质量、应用”的完整闭环。目前镓仁可提供衬底试样，期待与更多科研团队和产业客户合作共研。下一期，我们聚焦半绝缘衬底，看衬底如何支撑光导开关、抗辐照器件与逻辑电路。

参考文献

[1] GAO X, JIN Z, WU D, et al. The growth and characterization of 6-inch (100) β-Ga?O? single crystals grown by a casting method [J]. Journal of Alloys and Compounds, 2026, 1063: 187699.

[2] CAO H, YAN Y, HE J, et al. Porous Ga?O? and defect selective etching via electrochemical path [J]. Semiconductor Science and Technology, 2026, 41: 065004.

[3] BI Y, JIN Z, WU D, et al. Impact of miscut angles on mechanical properties and surface damage of (100) β-Ga?O? [J]. Semiconductor Science and Technology, 2026, 41: 055009.

[4] TAN Y, LIU N, LIU C, et al. 1.75-kV vertical β-Ga?O? Schottky barrier diodes with room-temperature Ohmic contact formation by a thin ITO interlayer [J]. Applied Surface Science, 2026, 740: 167007.

关于镓仁

杭州镓仁半导体有限公司是全球领先的氧化镓材料与设备解决方案提供商，专注于超宽禁带半导体领域的技术研发与产业化落地。公司核心产品包括：2-8英寸氧化镓单晶与衬底（其中8英寸为国际首发）、氧化镓垂直布里奇曼法（VB法）长晶设备、2-8英寸氧化镓同质外延片（其中8英寸为国际首发）等，致力于构建 “设备—晶体—衬底—外延” 全链条产品体系，为全球客户提供系统性解决方案。公司在氧化镓领域的相关成果获得人民日报、新华社、科技日报、新浪财经、中国蓝新闻、澎湃新闻等知名媒体专题报道。

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