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超强激光科学卓越创新简报

(第七百五十三期)

2026年3月3日

上海光机所在氧化镓晶体生长方面取得新进展

近日，中国科学院上海光学精密机械研究所激光晶体中心齐红基、贾宁团队联合杭州光学精密机械研究所，在氧化镓晶体生长研究方面取得最新进展。相关研究成果以“Realization of 4-Inch and Thick β-Ga2O3 Single Crystals Using the Vertical Bridgman Method”为题发表在CrystEngComm。

氧化镓作为“后摩尔时代”超宽禁带半导体的代表性材料，具有禁带宽度大、击穿场强高、成本低等优势，在新能源汽车、数据中心、智能电网等领域前景广阔。高品质、大尺寸氧化镓单晶的可控制备，已成为当前国际学术界和产业界的研究热点。坩埚下降法（VB法）可实现低成本、无“铱金”化生长氧化镓晶体的重要技术路径，是氧化镓单晶制备最具有竞争力的技术路线之一。然而，在大尺寸晶体生长过程中，热场稳定性控制、晶体缺陷调控以及质量均匀性等方面仍面临诸多挑战。

针对上述关键问题，研究员团队采用VB法结合热场仿真模拟技术，对晶体生长界面形貌与温度梯度分布进行系统调控，在国际上率先制备了8英寸氧化镓单晶(https://mp.weixin.qq.com/s/Wo11YjCB2bjQvAQm88XavQ)。在CrystEngComm (2026, DOI: 10.1039/D5CE01023C)论文中，对使用VB法制备的直径4英寸、厚度超过30 mm的（100）晶向氧化镓晶体性能进行系统表征。测试结果显示，晶圆的X射线衍射（HRXRD）半高宽（FWHM）为49.6–64.8 arcsec，表明晶体具有较高的结晶质量和良好的结构均匀性。该成果为高品质、大尺寸氧化镓单晶的规模化制备提供了技术支撑。

目前团队正联合复旦大学、西安电子科技大学、上海功成半导体等单位，围绕器件端应用需求开展材料—器件协同优化与验证，加快推进氧化镓材料性能迭代升级与功率器件示范应用，持续提升材料自主可控能力。

此外，团队积极参与发起国内首个“超宽禁带半导体产业技术创新战略联盟”，积极参与“上海市超宽禁带半导体未来产业集聚区”建设，助力推动氧化镓创新链、产业链深度融合，为上海加快建设第四代半导体未来产业新增长点提供有力支撑。

相关工作得到了科技部重点研发计划、上海市战略前沿专项、上海市自然基金及中国科学院率先行动计划等项目的支持。

原文链接

图1 （a）4英寸氧化镓晶圆图片，（b）氧化镓晶圆高分辨XRD摇摆曲线

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