在第四代半導體材料領域，一項突破性成果引發(fā)關注。中國科學院上海光學精密機械研究所聯(lián)合杭州富加鎵業(yè)科技有限公司，在國際上首次運用垂直布里奇曼法（VB法）成功制備出8英寸氧化鎵晶體。這一成果標志著我國在氧化鎵晶體規(guī)?；苽浼夹g上取得重大進展，為超高壓功率器件的國產(chǎn)化應用奠定了堅實基礎。

作為第四代半導體的代表性材料，氧化鎵因其超寬禁帶（4.9eV）和高擊穿場強（8MV/cm）的特性，在5G通信、新能源汽車、軌道交通等領域的超高壓功率器件中具有不可替代的應用價值。相較于傳統(tǒng)碳化硅和氮化鎵材料，氧化鎵器件在相同耐壓條件下可實現(xiàn)更小的導通電阻，顯著降低能源損耗。

上海光機所是國內(nèi)最早開展氧化鎵晶體研究的科研機構之一。研究團隊與富加鎵業(yè)通過產(chǎn)學研深度合作，重點突破了三大核心技術：自主研制的高精度晶體生長裝備實現(xiàn)了溫度場毫米級調(diào)控；開發(fā)的熱場仿真系統(tǒng)將溫度梯度控制在5℃/cm以內(nèi)；獨創(chuàng)的確定性熱場設計技術使晶體生長過程完全可控。這些技術突破為VB法的大尺寸晶體制備提供了關鍵支撐。

回顧技術攻關歷程，研究團隊在2024年7月實現(xiàn)國內(nèi)首個3英寸氧化鎵晶體制備，同年12月將尺寸提升至4英寸。2025年9月，6英寸晶體的成功制備刷新了國內(nèi)紀錄。僅三個月后，8英寸晶體的問世直接打破國際VB法制備氧化鎵晶體的尺寸紀錄，標志著我國在該領域的技術水平躍居世界前列。

與傳統(tǒng)導模法（EFG法）相比，VB法展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢：生長過程無需使用昂貴的銥金坩堝，材料成本降低60%以上；均勻的溫度場設計使晶體缺陷密度下降兩個數(shù)量級；柱狀晶體生長模式將材料利用率從30%提升至85%；全流程自動化控制使生產(chǎn)效率提高3倍。這些特性使VB法成為氧化鎵產(chǎn)業(yè)化最具潛力的技術路線。

目前，研究團隊已與多家功率器件龍頭企業(yè)建立聯(lián)合實驗室，開展材料-器件-系統(tǒng)的全鏈條驗證。通過優(yōu)化摻雜工藝和缺陷控制技術，8英寸晶體的載流子遷移率已達到國際先進水平。下一步，合作方將重點攻克12英寸晶體生長技術，同時開發(fā)適用于新能源汽車電驅系統(tǒng)的1200V/100A氧化鎵MOSFET器件，推動我國功率半導體產(chǎn)業(yè)向高端化邁進。