氮化镓（第三代宽禁带半导体材料）

氮化镓（第三代宽禁带半导体材料）

氮化镓（GaN）是氮和镓的化合物，一种典型的第三代宽禁带半导体材料。其禁带宽度宽（约3.4eV）、击穿电场高、电子饱和漂移速度快、热导率良好，性能显著优于传统硅材料。

氮化镓广泛应用于光电子（如蓝光LED、激光器）、功率电子（如快速充电、新能源汽车）和射频电子（如5G通信基站、雷达、卫星通信）等领域 。在低压应用端为AI处理器供电、人形机器人以及激光雷达等新兴应用铺平道路，在高压前沿适用于电动汽车、电动垂直起降飞行器等场景，并在极端环境下展现出应用潜力 。为提升器件性能，麻省理工学院团队开发了将氮化镓晶体管嵌入超薄金刚石层的先进散热技术 。目前其材料制备主要通过在硅、碳化硅等异质衬底上外延生长实现，但异质外延存在晶格失配和热膨胀系数不匹配问题，且GaN单晶因在常压下无法熔化、高温下分解而生长缓慢、成本高昂 。虽面临高压应用等技术挑战，但工程化衬底技术如Qromis衬底技术（QST）取得进展以缓解应力问题 ，且仍是未来高性能半导体器件的关键发展方向。近期，东微半导体、中镓半导体等在器件制造与单晶制备方面有专利公开 。南昌大学江风益院士团队完成的“V缺陷三维PN结及应用”项目荣获2025年度国家自然科学奖一等奖 。

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