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宽禁带半导体(氧化镓、碳化硅、氮化镓等)及其功率器件和光电子器件

现代电力电子系统对功率半导体器件的性能要求越来越高，先进系统均指向更高的功率、更小的体积、更低的损耗、更好的性价比。碳化硅（SiC）具有相对较大的禁带宽度（约3.23 eV）、高击穿场强（2.3 MV/cm）、高热导率（3.7 W/cm·K），是大功率器件和紫外光电探测器件优良材料。课题组通过探索碳化硅器件物理机制并优化器件工艺包括栅氧化层生长、界面缺陷处理、离子注入、激光退火等，研制高性能的新型碳化硅功率器件（SBD、MOSFET等）和紫外光电探测器（SBD、MSM、PIN、APD等）及其逆变器应用模块等。

氧化镓(Ga2O3)具有更大的禁带宽度(约4.8 eV)、更高的击穿场强(8 MV/cm)、可控的ｎ型掺杂浓度，作为新兴的超宽禁带半导体材料和器件已成为当前国际学术研究的前沿热点和技术竞争的核心领域。Ga2O3的结晶形态目前确认有α、β、γ、δ、ε五种，其中，β-Ga2O3晶体结构最稳定，其作为功率器件低损耗性指标的“巴利加优值”是SiC的10倍和GaN的4倍。课题组主要围绕氧化镓外延生长、掺杂机制、器件设计、仿真模拟、芯片工艺等，通过研究影响氧化镓功率器件和深紫外光电探测器性能的物理机制，研制高性能的新一代氧化镓功率器件和深紫外光电探测器。

随着半导体技术的快速发展，芯片上集成晶体管的数量和尺寸遵循摩尔定律已趋近纳米量级，也因此对当前半导体制造工艺提出了新的技术挑战。具有原子层厚度的二维半导体，由于其具有缓解短沟道效应的原子层厚度的维度、带隙可调和独特的载流子传输特性等优势，被认为是下一代光电子学和电子学的关键候选材料。课题组致力于研究原子层厚度新型二维半导体的可控制备及器件应用，旨在通过新型半导体材料生长、异质结构设计、表面界面调控等，研制后摩尔时代新型的电子器件和光电子器件。

金属氧化物（Metal-oxide）薄膜晶体管（Thin-film transistor）在当今信息社会众多领域中具有重要的应用价值，对我国信息化社会的发展至关重要。目前金属氧化物薄膜晶体管已经在液晶显示领域中实现商业化与产业化，并在柔性显示、生物探测、电子皮肤、射频识别、物联网、单片三维集成电路等新型应用领域中展现出日渐广阔的应用前景。课题组致力于研制高性能金属氧化物薄膜晶体管，旨在通过材料生长调控、器件结构优化、晶体管工艺优化实现具有指标性的薄膜晶体管性能，有望用于柔性显示、射频识别、物联网、单片三维集成电路等新型信息应用领域。