近日，我国第四代半导体材料产业化迎来关键一步。杭州富加镓业科技有限公司（简称"富加镓业"）联合中国科学院上海光机所的科研团队，在低成本、大尺寸、高品质氧化镓单晶制备技术上取得重要突破，解决了长期制约该材料产业化应用的核心难题。这一成果不仅标志着我国在氧化镓这一前沿半导体材料领域达到国际领先水平，更为其在新能源汽车、数据中心、智能电网等"新基建"领域的规模化应用扫清了关键的材料障碍。相关研究成果以"Realization of 4-Inch and Thick β-Ga₂O₃ Single Crystals Using the Vertical Bridgman Method"为题发表在CrystEngComm (2026, DOI: 10.1039/D5CE01023C)。
氧化镓作为"后摩尔时代"超宽禁带半导体的代表性材料，具有禁带宽度大、击穿场强高、成本低等优势，在新能源汽车、数据中心、智能电网等领域前景广阔。高品质、大尺寸氧化镓单晶的可控制备，已成为当前国际学术界和产业界的研究热点。坩埚下降法（VB法）可实现低成本、无"铱金"化生长氧化镓晶体的重要技术路径，是氧化镓单晶制备最具有竞争力的技术路线之一。然而，在大尺寸晶体生长过程中，热场稳定性控制、晶体缺陷调控以及质量均匀性等方面仍面临诸多挑战。
针对上述关键问题，由富加镓业董事长齐红基研究员带领的富加镓业团队，与上海光机所贾宁研究员的团队紧密合作，采用VB法结合热场仿真模拟技术，对晶体生长界面形貌与温度梯度分布进行系统调控，在国际上率先制备了8英寸氧化镓单晶。在本次发表于CrystEngComm的论文中，团队对使用VB法制备的直径4英寸、厚度超过30mm的（100）晶向氧化镓晶体性能进行了系统表征。测试结果显示，晶圆的X射线衍射（HRXRD）半高宽（FWHM）为49.6–64.8 arcsec，表明晶体具有较高的结晶质量和良好的结构均匀性。该成果是产学研深度融合的典范，为高品质、大尺寸氧化镓单晶的规模化制备提供了坚实的技术支撑。
图1 （a）4英寸氧化镓晶圆图片，（b）氧化镓晶圆高分辨XRD摇摆曲线
作为杭州光学精密机械研究所（杭光所）的产业化平台，富加镓业由杭光所所长齐红基研究员领衔，与中国科学院的晶体研究团队紧密合作，通过将精准的热场仿真模拟与创新的晶体生长工艺相结合，成功攻克了大尺寸晶体生长过程中的热场稳定性、缺陷调控等一系列核心难题。经测试，所制备的4英寸氧化镓晶圆具有极高的结晶质量和优异的结构均匀性，完全满足下一代高性能功率器件的严苛要求。
目前，富加镓业与上海光机所的联合团队正携手复旦大学、西安电子科技大学、上海功成半导体等单位，围绕器件端应用需求开展材料—器件协同优化与验证，加快推进氧化镓材料性能迭代升级与功率器件示范应用，持续提升材料自主可控能力。
此外，作为杭光所的产业化主体，富加镓业积极参与发起国内首个"超宽禁带半导体产业技术创新战略联盟"，致力于推动氧化镓创新链与产业链的深度融合，为我国在第四代半导体这一未来产业新赛道上构筑核心竞争力提供有力支撑。
