美國佛羅里達大學、美國海軍研究實驗室和韓國大學的研究人員在AIP出版的《應用物理學》上發表了研究有關，展現最具前景的超寬帶化合物——氧化鎵（Ga2O3）的特性、能力、電流限制和未來發展前景。

氧化鎵基本性能

在微電子器件中，帶隙是決定底層材料的導電性的主要因素。大帶隙材料通常是不能很好地導電的絕緣體，而具有較小帶隙則是是半導體。與使用成熟帶隙材料（如碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN））制造的傳統小帶隙硅基芯片相比，氧化鎵能夠在更高的溫度和功率下工作。

氧化鎵具有4.8電子伏特（eV）的極寬帶隙，超過硅的1.1eV及SiC和GaN的3.3eV，使氧化鎵能夠承受比硅、SiC和GaN更大的電場而不會發生擊穿。此外，氧化鎵在較短距離內處理相同的電壓，對于制造更小、更高效的高功率晶體管非常有用。

佛羅里達大學材料科學與工程教授、論文作者Stephen Pearton說：“氧化鎵為半導體制造商提供了一種高度適用于微電子器件的襯底材料。該化合物非常適用于為電動汽車的配電系統或轉換器，這些轉換器能將電力從風力渦輪機等替代能源轉移到電網中。”

氧化鎵MOSFET

Pearton和他的同事們還研究了氧化鎵作為金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）的潛力。Pearton說：“傳統上，這些微型電子開關由硅制成，用于筆記本電腦、智能手機和其他電子產品。對于像電動汽車充電站這樣的系統，我們需要能夠在比硅基器件更高的功率水平下工作的MOSFET，而氧化鎵可能就是解決方案。”為了實現這些先進的MOSFET，作者確定了需要改進柵極電介質，以及更有效地從器件中釋放熱量的熱管理方法。

結論

Pearton得出結論，氧化鎵不會取代SiC和GaN，后兩者是硅之后的下一代主要半導體材料，但更有可能在擴展超寬帶隙系統可用的功率和電壓范圍方面發揮作用。他說：“最有希望的應用可能是電力調節和配電系統中的高壓整流器，如電動汽車和光伏太陽能系統。”