科技日報記者 龍躍梅
記者24日從中山大學了解到，中國科協(xié)近日正式發(fā)布2021年度“科創(chuàng)中國”系列榜單，中山大學王鋼教授團隊科研成果榮登“先導技術榜”，是廣東省高校唯一入選的項目。王鋼教授團隊耗費十多年自主研發(fā)的“大尺寸氧化鎵單晶薄膜異質(zhì)外延生長技術及核心裝備”，將在我國乃至全球新興超寬禁帶功率半導體材料形成產(chǎn)業(yè)化突破口，推動我國氧化鎵基功率電子器件的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化進程。
據(jù)王鋼教授介紹，由于我國的第一代和第二代半導體的制備工藝、器件制造等技術水平與世界領先水平之間存在明顯的差距，尤其是上游裝備制造核心技術的缺失，對國內(nèi)多個應用領域形成掣肘。
為此，王鋼教授作為技術研發(fā)負責人，依托中山大學電子與信息工程學院（微電子學院）以及中山大學光電材料與技術國家重點實驗室，組建高水平研發(fā)團隊，致力于新一代半導體材料氧化鎵的研發(fā)和裝備研制。經(jīng)過十多年努力，團隊已經(jīng)具備第四代氧化鎵半導體異質(zhì)外延生長裝備等全產(chǎn)業(yè)鏈自主開發(fā)的能力。
王鋼在團隊自主研發(fā)的國內(nèi)首臺氧化鎵異質(zhì)外延專用多片型MOCVD量產(chǎn)裝備前。趙楠 攝
“氧化鎵基器件被稱為‘迄今為止最堅固耐用的晶體管’，在消費電子、5G通信、智能電網(wǎng)、軌道交通、雷達探測等領域有廣闊的應用前景。”王鋼教授介紹，“氧化鎵并不是自然物，需要人工進行合成，是當前德國、日本、美國等國家的研究熱點和競爭重點。此前，關于氧化鎵的不少生產(chǎn)材料、制備技術、設備知識產(chǎn)權等掌握在發(fā)達國家手中，價格昂貴同時貿(mào)易受限，我們必須自主突破才能不受制于人。”
十多年來，王鋼教授團隊不斷調(diào)整工藝、參數(shù)和設計方案，在近萬次的失敗中總結經(jīng)驗。研發(fā)的設備通過獨特的反應腔設計，解決了氧化鎵薄膜材料異質(zhì)外延生長過程中預反應強等問題，在提高批次的均勻性和良率方面做了大量創(chuàng)新性的工作。采用多層勻氣送氣結構和特種噴射技術，高性價比的加熱控制系統(tǒng)，解決了大容量大尺寸反應腔加工制造過程中的焊接組裝問題。設備批量生產(chǎn)中的質(zhì)量控制和關鍵配件自主制造。制備的氧化鎵異質(zhì)外延單晶薄膜晶相一致、表面平整度良好。
王鋼教授團隊成員在操作設備。趙楠 攝
“我們做的就是落地的事情，所以此前即便有核心技術的突破也沒有拿出去發(fā)表論文，算是‘十年磨一劍’。”王鋼教授告訴記者，“能有今天的成果，要感謝中山大學對探索性課題的支持，讓我們?nèi)ヌ剿饕恍]有完全把握的前沿技術。”
“科創(chuàng)中國”榜單由中國科協(xié)設立，聚焦國內(nèi)優(yōu)秀科研單位和產(chǎn)研成果，代表了技術最前沿的發(fā)展方向，其中“先導技術榜”面向生物醫(yī)藥、資源環(huán)境、電子信息、裝備制造、先進材料、現(xiàn)代農(nóng)林等六大領域，遴選出100項具有廣闊應用場景、高經(jīng)濟和社會效益的先導技術，目的在于打造產(chǎn)學研用融合創(chuàng)新模式，加速核心技術攻關和成果轉(zhuǎn)化。
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