文章摘要
【关 键 词】 半导体材料、宽禁带、碳化硅、氮化镓、超宽禁带
近年来，半导体行业经历了一场材料革命，砷化镓（GaAs）、碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等宽禁带材料逐渐取代了传统硅材料。这些新材料在LED、射频组件和功率器件等领域展现出巨大潜力，特别是SiC在新能源汽车的电动化进程中发挥了关键作用，而GaN在AI数据中心的发展中也扮演了重要角色。
日本厂商在超宽禁带（UWBG）材料领域表现出雄心，其中Patentix公司开发了一种全新的功率半导体材料——金红石型二氧化锗（r-GeO2）。该公司利用“幻影空间蒸气沉积法（Phantom SVD）”成功在SiC上生长出r-GeO2薄膜，并在4英寸Si晶圆上形成二氧化锗薄膜。r-GeO2因其4.6eV的带隙，理论上可实现约90%的节能效果，且相较于氧化镓（Ga2O3），r-GeO2理论上能够通过杂质掺杂实现P型导电性，展现出更广阔的应用潜力。
Patentix的技术突破包括在N+型r-GeO2单晶膜上制备出供体浓度约为1×10¹⁷ cm⁻³的N-型r-GeO2单晶膜，并成功运行验证了基于r-GeO2的肖特基势垒二极管（SBD）。这一成果标志着基于r-GeO2的半导体器件全球首次验证，为实现碳中和社会目标迈出了重要一步。
除了r-GeO2，其他UWBG材料如AlGaN/AlN、金刚石、立方氮化硼（c-BN）和氧化镓（β-Ga₂O₃）也在发展中。这些材料的禁带宽度远高于GaN，展现出更高的耐高温性、更好的功率等级和独特的光学性能。
尽管UWBG技术因其在高功率电子、光电子和量子技术领域的潜力受到广泛关注，但其发展仍面临材料稀缺性、高成本、复杂制造工艺和器件集成难题等挑战。未来，降低生产成本和提高制造效率将是实现UWBG技术普及的关键。随着技术的进步，UWBG材料有望在未来几年内正式登上舞台，为半导体行业带来新的材料革命。
原文和模型
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【原文作者】 半导体行业观察
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