超宽禁带半导体β-Ga2O3的产业化现状与展望

doi:10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2026.0088

摘要/Abstract

摘要： 超宽禁带半导体材料β相氧化镓（β-Ga₂O₃）凭借其超高禁带宽度（4.8~4.9 eV）、高击穿场强（8 MV/cm）和优异的Baliga优值（>3 000），在智能电网、新能源汽车和轨道交通等高压大功率领域展现出巨大应用潜力。近年来，β-Ga₂O₃的有关研究在多项技术领域取得突破性进展，其产业化进程正处于从实验室研发向规模化生产过渡的关键阶段。本文从产业化视角出发，系统性梳理和总结β-Ga₂O₃全产业链发展态势，为行业从业者精准把握β-Ga₂O₃产业化推进节奏提供重要参考。首先简要介绍了β-Ga₂O₃全产业链中的主流技术路径；随后围绕“单晶-外延-器件”三大核心环节详细阐述了β-Ga₂O₃当前的产业化发展现状，并全面分析了其在p型掺杂、热管理、可靠性验证和成本控制方面面临的挑战，以及研究人员为解决这些难题所作的努力；最后，深入分析了β-Ga₂O₃功率器件在新能源汽车、光伏逆变器、数据中心电源及高压直流输电等领域的潜在应用，并对β-Ga₂O₃未来市场发展前景进行展望，以期为β-Ga₂O₃相关领域的产业化协同发展提供参考。

关键词: 超宽禁带半导体; β-Ga₂O₃; 单晶生长; 薄膜外延; 功率器件; 产业化

Abstract: The ultra-wide band gap semiconductor material β-phase gallium oxide （β-Ga₂O₃）， with its ultra-wide band gap （4.8~4.9 eV）， high breakdown field strength （8 MV/cm） and excellent Baliga figure of merit （>3 000）， has shown great application potential in high-voltage and high-power fields such as smart grids， new energy vehicles and rail transit. In recent years， the research on β-Ga₂O₃ has made breakthroughs in many technical fields， and its industrialization process is at a critical stage of transition from laboratory research and development to large-scale production. From the perspective of industrialization， this article systematically sorts out and summarizes the development trend of the whole industrial chain of β-Ga₂O₃， and provides an important reference for industry practitioners to accurately grasp the pace of industrialization of β-Ga₂O₃. Firstly， the mainstream technology path in the whole industrial chain of β-Ga₂O₃ is briefly introduced. Subsequently， the current industrial development status of β-Ga₂O₃ is elaborated in detail around the three core links of “single crystal-epitaxy-device”， and the challenges faced by β-Ga₂O₃ in p-type doping， thermal management， reliability verification and cost control are comprehensively analyzed， as well as the efforts of researchers to solve these problems. Finally， the potential applications of β-Ga₂O₃ power devices in the fields of new energy vehicles， photovoltaic inverters， data center power supplies and high voltage direct current transmission are deeply analyzed， and the future market development prospects are forecasted， in order to provide reference for the industrialization and coordinated development of β-Ga₂O₃ related fields.

Key words: ultra-wide bandgap semiconductor; β-Ga₂O₃; crystal growth; film epitaxy; power device; industrialization

中图分类号:

齐红基, 周大顺. 超宽禁带半导体β-Ga₂O₃的产业化现状与展望[J]. 人工晶体学报, 2026, 55(8): 1231-1251.

QI Hongji, CHOU Tashun. Status and Prospects of Industrialization of Ultra-Wide Bandgap Semiconductorβ-Ga₂O₃[J]. Journal of Synthetic Crystals, 2026, 55(8): 1231-1251.

图/表 19

图1 β-Ga2O3产业链流程图

Fig.1 Flow chart of β-Ga2O3 industrial chain

表1 β -Ga2O3单晶不同生长技术的对比

Table 1 Comparison of different growth techniques for β -Ga2O3 single crystals

生长方法	晶体尺寸	坩埚材料	缺陷密度	产业化程度	成本
EFG	6 inch	铱（可多次使用）	中等	高（主流）	高
VB	12 inch	铂铑合金（单次使用）	低	中等（快速崛起）	中等
VGF	2 inch	铱	低	低	高
Casting	8 inch	铱（用量少）	中等	中等	中等
Cz	2 inch	铱（可多次使用）	低	低	高
OCCC	2 inch	水冷铜篮	中等	低	低
DG	95 mm	无铱坩埚	待验证	研发阶段	低

表2 不同 β -Ga2O3薄膜外延技术的对比

Table 2 Comparison of different epitaxial techniques for β -Ga2O3 films

优势：效率高，适合厚膜制备

劣势：表面粗糙，需抛光处理

优势：均匀性好、掺杂控制精准

劣势：前驱体成本较高

优势：界面与外延层质量高

劣势：设备昂贵、产能低

低

图2 NCT［27］和富加镓业［11］采用EFG法和VB法生长的β-Ga2O3晶体

Fig.2 β-Ga2O3 crystals grown by NCT［27］ and FUJIA GALLIUM［11］ using the EFG and VB method

图3 铸造法生长的8英寸β-Ga2O3晶体［12］

Fig.3 8-inch β-Ga2O3 crystal grown by the casting method［12］

图4 Cz法生长的β-Ga2O3晶体［34］

Fig.4 A β-Ga2O3 crystal grown by the Cz method［34］

图5 DG法生长的β-Ga2O3晶体［38］

Fig.5 A β-Ga2O3 crystal grown by the DG method［38］

图6 富加镓业“一键长晶”设备

Fig.6 “One-touch crystal growth” equipment of FUJIA GALLIUM

图7 6英寸测试晶圆上β-Ga2O3薄膜的厚度分布［10］

Fig.7 Film thickness distribution of β-Ga2O3 on a 6-inch test wafer［10］

图8 β-Ga2O3 MOSFET横向功率器件直流输出特性曲线［56］

Fig.8 DC output characteristic curves of β-Ga2O3 MOSFET lateral power devices［56］

图9 典型β-Ga2O3 SBD终端结构示意图［59，61，64?71］

Fig.9 Schematic diagrams of typical β-Ga2O3 SBD terminal structure［59，61，64?71］

图10 典型安培级β-Ga2O3二极管器件［72?76］

Fig.10 Typical ampere level β-Ga2O3 diode devices［72?76］

图11 典型增强型β-Ga2O3垂直MOSFET结构［79，81?87］

Fig.11 Typical enhanced β-Ga2O3 vertical MOSFET structures［79，81?87］

图12 湖北九峰山实验室横向MOSFET结构设计和I-V曲线［89］

Fig.12 Lateral MOSFET structural design and I-V curves of Hubei Jiufengshan laboratory［89］

图13 基于MOCVD外延片的器件性能结果与6英寸流片［92］

Fig.13 Performance results of devices based on MOCVD epitaxial wafers and 6-inch tape-out［92］

图14 β-Ga2O3能带结构图［49］

Fig.14 Band structure diagram of β-Ga2O3［49］

图15 N掺杂p型β-Ga2O3机制图［94］

Fig.15 Mechanism diagram of N-doped p-type β-Ga2O3［94］

图16 β-Ga2O3器件的热管理示意图［98，100］

Fig.16 Schematic diagrams of thermal management for β-Ga2O3 devices［98，100］

图17 功率器件可靠性验证内容

Fig.17 Reliability verification contents for power devices

参考文献 101

[1]	OSHIMA Y， AHMADI E. Progress and challenges in the development of ultra-wide bandgap semiconductor α-Ga₂O₃ toward realizing power device applications［J］. Applied Physics Letters， 2022， 121（26）： 260501. DOI URL
[2]	ZHANG J C， DONG P F， DANG K， et al. Ultra-wide bandgap semiconductor Ga₂O₃ power diodes［J］. Nature Communications， 2022， 13： 3900. DOI
[3]	陶绪堂，穆文祥，贾志泰. 宽禁带半导体氧化镓晶体和器件研究进展［J］. 中国材料进展， 2020， 39（2）： 113-123.
	TAO X T， MU W X， JIA Z T. Research progress in the crystal growth and devices of wide-bandgap β-Ga₂O₃ ［J］. Materials China， 2020， 39（2）： 113-123 （in Chinese）.
[4]	GUO D， GUO Q， CHEN Z， et al. Review of Ga₂O₃-based optoelectronic devices［J］. Materials Today Physics， 2019， 11： 100157. DOI URL
[5]	WU C， WU F M， HU H Z， et al. Review of self-powered solar-blind photodetectors based on Ga₂O₃ ［J］. Materials Today Physics， 2022， 28： 100883. DOI URL
[6]	KAUR D， KUMAR M. A strategic review on gallium oxide based deep-ultraviolet photodetectors： recent progress and future prospects［J］. Advanced Optical Materials， 2021， 9（9）： 2002160. DOI URL
[7]	LU C， JI X Q， LIU Z， et al. A review of metal-semiconductor contacts for β-Ga₂O₃ ［J］. Journal of Physics D： Applied Physics， 2022， 55（46）： 463002.
[8]	LYLE L A M. Critical review of ohmic and Schottky contacts to β-Ga₂O₃ ［J］. Journal of Vacuum Science & Technology A， 2022， 40（6）： 060802.
[9]	PEARTON S J， YANG J C， CARY P H IV， et al. A review of Ga₂O₃ materials， processing， and devices［J］. Applied Physics Reviews， 2018， 5： 011301.
[10]	Novel Crystal Technology， Inc. World’s first successful epitaxial deposition of gallium oxide on a 6-inch wafer using the HVPE method［EB/OL］. （ 2022-03-01）［ 2026-04-28］. https://www.novelcrystal.co.jp/eng/2022/1107/.
[11]	齐红基. 富加镓业成功研制12英寸氧化镓单晶［J］. 人工晶体学报， 2026， 55（4）： 652. DOI
	QI H J. Hangzhou Fujia Gallium Technology Co.， Ltd. successfully develops 12-inch gallium oxide single crystals［J］. Journal of Synthetic Crystals， 2026， 55（4）： 652 （in Chinese）.
[12]	Hangzhou Garen Semiconductor Company Limited. The world’s first 8-inch β-Ga₂O₃ single crystal unveiled by Hangzhou Garen Semiconductor Co.， Ltd.， ushering in a new era for the fourth-generation β-Ga₂O₃ semiconductor［EB/OL］. （ 2025-03-07）［ 2026-04-30］. http://www.garen.cc/newsx.phplm=14&id=72.
[13]	刘　麦，李伊兰，张　睿，等. 全球镓资源现状及供需形势［J］. 国土资源情报， 2020（10）： 50-54+26.
	LIU M， LI Y L， ZHANG R， et al. Analysis of supply and demand situation of global gallium resource［J］. Land and Resources Information， 2020（10）： 50-54+26 （in Chinese）.
[14]	穆文祥，贾志泰，陶绪堂. 4英寸氧化镓单晶生长与性能［J］. 人工晶体学报， 2022， 51（9）： 1749-1753.
	MU W X， JIA Z T， TAO X T. Growth and properties of 4 inch β-Ga₂O₃ single crystal［J］. Journal of Synthetic Crystals， 2022， 51（9）： 1749-1753 （in Chinese）.
[15]	黄东阳，黄浩天，潘明艳，等. 垂直布里奇曼法生长氧化镓单晶及其性能表征［J］. 人工晶体学报， 2025， 54（2）： 190-196. DOI
	HUANG D Y， HUANG H T， PAN M Y， et al. Growth and properties of β-Ga₂O₃ single crystal by vertical bridgman method［J］. Journal of Synthetic Crystals， 2025， 54（2）： 190-196 （in Chinese）.
[16]	李　明，叶浩函，王　琤，等. 垂直布里奇曼法生长4英寸Fe掺杂（010）β-氧化镓及其性能表征［J］. 人工晶体学报， 2026， 55（1）： 52-57.
	LI M， YE H H， WANG C， et al. Growth and properties of 4-inch Fe doped（010） β-gallium oxide using vertical bridgman method［J］. Journal of Synthetic Crystals， 2026， 55（1）： 52-57 （in Chinese）.
[17]	GREEN A J， SPECK J， XING G， et al. β-gallium oxide power electronics［J］. APL Materials， 2022， 10（2）： 029201.
[18]	山东大学. 一种感应加热垂直梯度凝固法生长氧化镓单晶的装置及方法： CN121204802A［P］. 2025-12-26.
	Shandong University. Apparatus and method for growing gallium oxide single crystals by inductive heating vertical gradient solidification method： CN121204802A［P］. 2025-12-26 （in Chinese）.
[19]	SONG L H， YU X G. Defect engineering in cast mono-like silicon： a review［J］. Progress in Photovoltaics： Research and Applications， 2021， 29（3）： 294-314.
[20]	WANG P， CUI C， YANG D R， et al. Seed-assisted growth of cast-mono silicon for photovoltaic application： challenges and strategies［J］. Solar RRL， 2020， 4（5）： 1900486. DOI URL
[21]	傅金睿. 全球光伏最新技术方向、市场走势分析［J］. 新能源科技， 2020， 1（9）： 11-13.
	FU J R. Analysis on the latest technical direction and market trend of global photovoltaic［J］. New Energy Technology， 2020， 1（9）： 11-13 （in Chinese）.
[22]	GAO X， MA K K， JIN Z， et al. Characteristics of 4-inch （100） oriented Mg-doped β-Ga₂O₃ bulk single crystals grown by a casting method［J］. Journal of Alloys and Compounds， 2024， 987： 174162. DOI URL
[23]	XIA N， LIU Y Y， WU D， et al. β-Ga₂O₃ bulk single crystals grown by a casting method［J］. Journal of Alloys and Compounds， 2023， 935： 168036. DOI URL
[24]	杭州镓仁半导体有限公司. 一种铸造法晶体生长界面调控方法及装置： CN121065806A［P］. 2025-12-05.
	Hangzhou Gallium Ren Semiconductor Co.， Ltd. A method and device for controlling the crystal growth interface in casting： CN121065806A［P］. 2025-12-05 （in Chinese）.
[25]	赵　琪，刘奕豪，齐小方，等. 垂直布里奇曼法β-Ga₂O₃晶体生长过程中的内辐射传热研究［J］. 人工晶体学报， 2026， 55（3）： 439-451.
	ZHAO Q， LIU Y H， QI X F， et al. Internal radiation during β-Ga₂O₃ crystal growth process by vertical bridgman method［J］. Journal of Synthetic Crystals， 2026， 55（3）： 439-451 （in Chinese）. DOI
[26]	孙璇，刘藉元，金竹，等. β-Ga₂O₃单晶同质外延技术研究进展［J］. 电子学报， 2026： 1-22.
	SUN X， LIU J Y， JIN Z， et al. Homoepitaxial growth of β-Ga₂O₃ single crystal： recent progress［J］. Acta Electronica Sinica， 2026： 1-22 （in Chinese）.
[27]	Novel Crystal Technology， Inc. Novel crystal technology achieves breakthrough in Ga₂O₃ crystal growth， paving way for larger， higher-quality wafers［EB/OL］. （ 2024-03-29）［ 2026-04-30］.https://www.novelcrystal.co.jp/eng/2024/2340/ .
[28]	中国科学院. 我国首颗六英寸氧化镓单晶成功制备［EB/OL］. （ 2023-03-01）［ 2026-04-30］. https://www.cas.cn/kj/202303/t20230301_4876308.shtml .
	Chinese Academy of Sciences. China successfully grows its first 6-inch gallium oxide single crystal［EB/OL］. （ 2023-03-01）［ 2026-04-30］. https://www.cas.cn/kj/202303/t20230301_4876308.shtml （in Chinese）.
[29]	杭州富加镓业科技有限公司. 富加镓业4英寸VB法氧化镓衬底性能优异，同步推出长晶设备［EB/OL］. （ 2025-02-26）［ 2026-04-30］. http://fujia-hiom.com/fjdt/info/2025/92663.html .
	Hangzhou Fujia Gallium Technology Co， Ltd. Fujia Gallium delivers high-performance 4-inch VB-method gallium oxide substrates and launches crystal growth equipment simultaneously［EB/OL］. （ 2025-02-26）［ 2026-04-30］. http://fujia-hiom.com/fjdt/info/2025/92663.html （in Chinese）.
[30]	齐红基. 富加镓业突破6英寸VB法氧化镓单晶制备技术［J］. 人工晶体学报， 2025， 54（9）： 1667.
	QI H J. Fujia Gallium breaks through the preparation technology of 6-inch gallium oxide single crystals by the VB method［J］. Journal of Synthetic Crystals， 2025， 54（9）： 1667 （in Chinese）.
[31]	齐红基. 富加镓业突破8英寸VB法氧化镓单晶制备技术［J］. 人工晶体学报， 2026， 55（1）： 161.
	QI H J. Fujia Gallium breaks through the preparation technology of 8-inch gallium oxide single crystals by the VB method［J］. Journal of Synthetic Crystals， 2026， 55（1）： 161 （in Chinese）.
[32]	浙江大学杭州国际科创中心. 浙大杭州科创中心首次采用新技术路线成功制备2英寸氧化镓晶圆［EB/OL］. （ 2022-05-06）［ 2026-04-30］. https://hic.zju.edu.cn/2022/0506/c56130a2526801/page.htm .
	ZJU-Hangzhou Global Scientific and Technological Innovation Center. ZJU-Hangzhou global sci-tech innovation center successfully fabricates 2-inch gallium oxide wafers via a new technical route for the first time［EB/OL］.（ 2022-05-06）［ 2026-04-30］. https://hic.zju.edu.cn/2022/0506/c56130a2526801/page.htm （in Chinese）.
[33]	浙江大学硅及先进半导体材料全国重点实验室. 铸造法成功生长超厚6英寸氧化镓单晶［EB/OL］. （ 2024-11-11）［ 2026-04-30］. http://silab.zju.edu.cn/2024/1111/c15276a2986499/page.htm .
	State Key Laboratory of Silicon and Advanced Semiconductor Materials， Zhejiang University. Ultra-thick 6-inch Ga₂O₃ single crystal successfully grown via casting method［EB/OL］. （ 2024-11-11）［ 2026-04-30］. http://silab.zju.edu.cn/2024/1111/c15276a2986499/page.htm （in Chinese）.
[34]	GALAZKA Z. Growth of bulk β-Ga₂O₃ single crystals by the Czochralski method［J］. Journal of Applied Physics， 2022， 131（3）： 031103.
[35]	GALAZKA Z， GANSCHOW S， SEYIDOV P， et al. Two inch diameter， highly conducting bulk β-Ga₂O₃ single crystals grown by the Czochralski method［J］. Applied Physics Letters， 2022， 120（15）： 152101. DOI URL
[36]	GALAZKA Z， FIEDLER A， POPP A， et al. Solid-solution limits and thorough characterization of bulk β-（Al _x Ga_1- _x ）₂O single crystals grown by the Czochralski method［J］. Advanced Materials Interfaces， 2025， 12（2）： 2400122. DOI URL
[37]	KITAHARA M， TOMIDA T， KOCHURIKHIN V， et al. β-Ga₂O₃ crystal growth with cold container crucibles： large-scale oxide crystal growth from cold crucible method［J］. Journal of Crystal Growth， 2026， 677： 128461. DOI URL
[38]	Novel Crystal Technology， Inc. Successful development of a crystal growth method that significantly reduces the amount of precious metals used［EB/OL］. （ 2026-11-14）［ 2026-04-30］. https://www.novelcrystal.co.jp/eng/2025/2840/
[39]	杭州富加镓业科技有限公司. 一种氧化镓晶体的生长控制方法及生长装置： CN119243324A［P］. 2025-01-03.
	Hangzhou Fujia Gallium Technology Co.， Ltd. A method and device for controlling the growth of gallium oxide crystals： CN119243324A［P］. 2025-01-03 （in Chinese）.
[40]	CHIANG C C， LI J S， WAN H H， et al. Achievement of low turn-on voltage in Ga₂O₃ Schottky and heterojunction hybrid rectifiers using W/Au anode contact［J］. AIP Advances， 2024， 14（9）： 095201.
[41]	WAN J B， WANG H Y， ZHANG C， et al. 3.3 kV-class NiO/β-Ga₂O₃ heterojunction diode and its off-state leakage mechanism［J］. Applied Physics Letters， 2024， 124（24）： 243504. DOI URL
[42]	MURAKAMI H， NOMURA K， GOTO K， et al. Homoepitaxial growth of β-Ga₂O₃ layers by halide vapor phase epitaxy［J］. Applied Physics Express， 2015， 8（1）： 015503.
[43]	GOTO K， KONISHI K， MURAKAMI H， et al. Halide vapor phase epitaxy of Si doped β-Ga₂O₃ and its electrical properties［J］. Thin Solid Films， 2018， 666： 182-184. DOI URL
[44]	LEACH J H， UDWARY K， RUMSEY J， et al. Halide vapor phase epitaxial growth of β-Ga₂O₃ and α-Ga₂O₃ films［J］. APL Materials， 2019， 7（2）： 022504.
[45]	HAN Z， JIAN G Z， ZHOU X Z， et al. 2.7 kV low leakage vertical PtO _x /β-Ga₂O₃ Schottky barrier diodes with self-aligned mesa termination［J］. IEEE Electron Device Letters， 2023， 44（10）： 1680-1683. DOI URL
[46]	中国光学光电子行业网. 中国电科46所成功制备出HVPE氧化镓同质外延片［EB/OL］. （ 2021-12-13）［ 2026-04-30］. https://www.coema.org.cn/service/memberview/id/4612 .
	China Optics and Optoelectronics Industry Network. CETC 46th research institute successfully prepares HVPE gallium oxide homoepitaxial wafers［EB/OL］. （ 2021-12-13）［ 2026-04-30］. https://www.coema.org.cn/service/memberview/id/4612 （in Chinese）.
[47]	OSHIMA Y， VΊLLORA E G， SHIMAMURA K. Quasi-heteroepitaxial growth of β-Ga₂O₃ on off-angled sapphire （0001） substrates by halide vapor phase epitaxy［J］. Journal of Crystal Growth， 2015， 410： 53-58. DOI URL
[48]	XIU X Q， ZHANG L Y， LI Y W， et al. Application of halide vapor phase epitaxy for the growth of ultra-wide band gap Ga₂O₃ ［J］. Journal of Semiconductors， 2019， 40（1）： 011805.
[49]	XU W J， CHEN Y H， et al. Recent advancement and perspective of epitaxial growth and doping of β-Ga₂O₃ thin films for power electronics［J］. APL Materials， 2025， 13（10）： 100601. DOI URL
[50]	ALEMA F， ZHANG Y W， OSINSKY A， et al. Low 114 cm^-3 free carrier concentration in epitaxial β-Ga₂O₃ grown by MOCVD［J］. APL Materials， 2020， 8（2）： 021110.
[51]	PETERSON C， BHATTACHARYYA A， CHANCHAIWORAWIT K， et al. 200 cm²/Vs electron mobility and controlled low 10¹⁵ cm^-3 Si doping in （010） β-Ga₂O₃ epitaxial drift layers［J］. Applied Physics Letters， 2024， 125（18）： 182103. DOI URL
[52]	杭州富加镓业科技有限公司. 富加镓业氧化镓MOCVD同质外延片性能再创新高［EB/OL］. （ 2025-07-22）［ 2026-04-30］. http://www.fujia-hiom.com/fjdt/info/2025/95782.html .
	Hangzhou Fujia Gallium Technology Co.， Ltd. Fujia Gallium industry hits new performance record for Ga₂O₃ MOCVD homoepitaxial wafers［EB/OL］. （ 2025-07-22）［ 2026-04-30］. http://www.fujia-hiom.com/fjdt/info/2025/95782.html （in Chinese）.
[53]	DU L L， XIN Q， XU M S， et al. Achieving high performance Ga₂O₃ diodes by adjusting chemical composition of tin oxide Schottky electrode［J］. Semiconductor Science and Technology， 2019， 34（7）： 075001.
[54]	OKUMURA H， KITA M， SASAKI K， et al. Systematic investigation of the growth rate of β-Ga₂O₃（010） by plasma-assisted molecular beam epitaxy［J］. Applied Physics Express， 2014， 7（9）： 095501.
[55]	KUANG S L， YANG Z N， ZHANG Z Q， et al. Transport and electronic structure properties of MBE grown Sn doped Ga₂O₃ homo-epitaxial films［J］. Materials Today Physics， 2024， 48： 101555. DOI URL
[56]	齐红基. 富加镓业氧化镓外延片经二轮器件验证，性能具有显著国际竞争优势［J］. 人工晶体学报， 2024， 53（12）： 2205.
	QI H J. Gallium oxide epitaxial wafer of Fujia Gallium has been verified by two rounds of devices， and its performance has obvious international competitive advantage［J］. Journal of Synthetic Crystals， 2024， 53（12）： 2205 （in Chinese）.
[57]	SASAKI K， HIGASHIWAKI M， KURAMATA A， et al. Ga₂O₃ Schottky barrier diodes fabricated by using single-crystal β-Ga₂O₃ （010） substrates［J］. IEEE Electron Device Letters， 2013， 34（4）： 493-495. DOI URL
[58]	HIGASHIWAKI M， SASAKI K， GOTO K， et al. Ga₂O₃ Schottky barrier diodes with n^--Ga₂O₃ drift layers grown by HVPE［C］. 2015 73rd Annual Device Research Conference （DRC）， Ohio State Univ， Columbus， OH， 2015： 29-30.
[59]	KONISHI K， GOTO K， MURAKAMI H， et al. 1-kV vertical Ga₂O₃ field-plated Schottky barrier diodes［J］. Applied Physics Letters， 2017， 110（10）： 103506. DOI URL
[60]	ROY S， BHATTACHARYYA A， RANGA P， et al. High-k oxide field-plated vertical （001） β-Ga₂O₃ Schottky barrier diode with baliga’s figure of merit over 1 GW/cm² ［J］. IEEE Electron Device Letters， 2021， 42（8）： 1140-1143. DOI URL
[61]	DHARA S， KALARICKAL N K， DHEENAN A， et al. β-Ga₂O₃ Schottky barrier diodes with 4.1 MV/cm field strength by deep plasma etching field-termination［J］. Applied Physics Letters， 2022， 121（20）： 203501. DOI URL
[62]	LI W S， SARASWAT D， LONG Y Y， et al. Near-ideal reverse leakage current and practical maximum electric field in β-Ga₂O₃ Schottky barrier diodes［J］. Applied Physics Letters， 2020， 116（19）： 192101. DOI URL
[63]	HE Q M， ZHOU X Z， LI Q Y， et al. Selective high-resistance zones formed by oxygen annealing for GaO Schottky diode applications［J］. IEEE Electron Device Letters， 2022， 43（11）： 1933-1936. DOI URL
[64]	WANG Y G， LV Y J， LONG S B， et al. High-voltage （201） β-Ga₂O₃ vertical Schottky barrier diode with thermally-oxidized termination［J］. IEEE Electron Device Letters， 2020， 41（1）： 131-134. DOI URL
[65]	ZHOU H， YAN Q L， ZHANG J C， et al. High-performance vertical β-Ga₂O₃ Schottky barrier diode with implanted edge termination［J］. IEEE Electron Device Letters， 2019， 40（11）： 1788-1791. DOI URL
[66]	CHEN D S， XU X R， DENG Y C， et al. High-voltage Ga₂O₃ vertical Schottky barrier diode with suspended field plate assisted shallow mesa termination［C］// 2025 37th International Symposium on Power Semiconductor Devices and ICs （ISPSD）. June 1-5， 2025， Kumamoto， Japan. IEEE， 2025： 637-640.
[67]	CHEN H， WANG H Y， SHENG K. Vertical β-Ga₂O₃ Schottky barrier diodes with field plate assisted negative beveled termination and positive beveled termination［J］. IEEE Electron Device Letters， 2023， 44（1）： 21-24. DOI URL
[68]	WEI Y X， LUO X R， WANG Y G， et al. Experimental study on static and dynamic characteristics of Ga₂O₃ Schottky barrier diodes with compound termination［J］. IEEE Transactions on Power Electronics， 2021， 36（10）： 10976-10980. DOI URL
[69]	HU Z Z， LV Y J， ZHAO C Y， et al. Beveled fluoride plasma treatment for vertical β-Ga₂O₃ Schottky barrier diode with high reverse blocking voltage and low turn-on voltage［J］. IEEE Electron Device Letters， 2020， 41（3）： 441-444. DOI URL
[70]	DONG P F， ZHANG J C， YAN Q L， et al. 6 kV/3.4 mΩ·cm² vertical β-Ga₂O₃ Schottky barrier diode with BV²/R_on，sp performance exceeding 1-D unipolar limit of GaN and SiC［J］. IEEE Electron Device Letters， 2022， 43（5）： 765-768. DOI URL
[71]	HAN X L， XU X R， et al. 2.87 kV/3.68 mΩ·cm² low forward voltage Ga₂O₃ vertical SBD with nitrogen-doped protecting ring and mesa termination［J］. Applied Physics Letters， 2025， 127（3）： 032110.
[72]	宽禁带半导体技术创新联盟. 九峰山实验室推出氧化镓科研级功率单管及“coupon to wafer”流片平台［EB/OL］. （ 2025-04-21）［ 2026-04-30］. http://www.iawbs.com/portal.phpmod=view&aid=4142 .
	Wide Bandgap Semiconductor Technology Innovation Alliance. Jiufengshan laboratory launches research-grade gallium oxide power discrete devices and a coupon to wafer tape-out platform［EB/OL］. （ 2025-04-21）［ 2026-04-30］. http://www.iawbs.com/portal.phpmod=view&aid=4142 （in Chinese）.
[73]	ZHOU F， GONG H H， XIAO M， et al. An avalanche-and-surge robust ultrawide-bandgap heterojunction for power electronics［J］. Nature Communications， 2023， 14： 4459. DOI PMID
[74]	WU F H， HAN Z， LIU J Y， et al. 8.7 A/700 V β-Ga₂O₃ Schottky barrier diode demonstrated by oxygen annealing combined with self-aligned mesa termination［J］. Applied Physics Express， 2024， 17（3）： 036504.
[75]	FENG Y T， ZHOU H， MA J Y， et al. 120 A/1.78 kV p-Cr₂O₃/n-β-Ga₂O₃ heterojunction PN diodes with slanted mesa edge termination［J］. IEEE Electron Device Letters， 2025， 46（10）： 1705-1708. DOI URL
[76]	HAN X L， XU X R， WANG Z B， et al. Ga₂O₃ vertical SBD with suspended field plate-assisted shallow mesa termination for multikilovolt and ampere-class applications［J］. IEEE Transactions on Electron Devices， 2025， 72（8）： 4307-4312. DOI URL
[77]	HU Z Y， NOMOTO K， LI W S， et al. Enhancement-mode Ga₂O₃ vertical transistors with breakdown voltage >1 kV［J］. IEEE Electron Device Letters， 2018， 39（6）： 869-872. DOI URL
[78]	HU Z Y， NOMOTO K， LI W S， et al. 1.6 kV vertical Ga₂O₃ FinFETs with source-connected field plates and normally-off operation［C］// 2019 31st International Symposium on Power Semiconductor Devices and ICs （ISPSD）. May 19-23， 2019， Shanghai， China. IEEE， 2019： 483-486.
[79]	LI W， NOMOTO K， HU Z， et al. Single and multi-fin normally-off Ga₂O₃ vertical transistors with a breakdown voltage over 2.6 kV［C］// 2019 IEEE International Electron Devices Meeting （IEDM）. December 7-11， 2019， San Francisco， CA， USA. IEEE， 2020： 12.4.1- 12.4.4.
[80]	WAKIMOTO D， LIN C， THIEU， al Qet. 5.0 kV normally-off β-Ga₂O₃ FinFET with 42 µm thick drift layer and HfO₂ gate insulator［C］. 4th International Workshop on Gallium Oxide and Related Materials （IWGO-4）， Nagano， Japan， 2022： 351-352.
[81]	WONG M H， MURAKAMI H， KUMAGAI Y， et al. Enhancement-mode β-Ga₂O₃ current aperture vertical MOSFETs with N-ion-implanted blocker［J］. IEEE Electron Device Letters， 2020， 41（2）： 296-299. DOI URL
[82]	ZENG K， SOMAN R， BIAN Z L， et al. Vertical Ga₂O₃ MOSFET with magnesium diffused current blocking layer［J］. IEEE Electron Device Letters， 2022， 43（9）： 1527-1530. DOI URL
[83]	ZHOU X Z， MA Y J， XU G W， et al. Enhancement-mode β-Ga₂O₃ U-shaped gate trench vertical MOSFET realized by oxygen annealing［J］. Applied Physics Letters， 2022， 121（22）： 223501. DOI URL
[84]	MA Y J， ZHOU X Z， TANG W B， et al. 702.3 A·cm^-2/10.4 mΩ·cm² β-Ga₂O₃ U-shape trench gate MOSFET with N-ion implantation［J］. IEEE Electron Device Letters， 2023， 44（3）： 384-387. DOI URL
[85]	WAKIMOTO D， LIN C H， THIEU Q T， et al. Nitrogen-doped β-Ga₂O₃ vertical transistors with a threshold voltage of ≥1.3 V and a channel mobility of 100 cm² V^-1 s^-1 ［J］. Applied Physics Express， 2023， 16（3）： 036503.
[86]	LIU Q， ZHOU X Z， WONG M H， et al. 1-kV β-Ga₂O₃ UMOSFET with quasi-inversion nitrogen-ion-implanted channel［C］// 2024 36th International Symposium on Power Semiconductor Devices and ICs （ISPSD）. June 2-6， 2024， Bremen， Germany. IEEE， 2024： 236-239.
[87]	XU X R， LIN H X， DENG Y C， et al. β-Ga₂O₃ vertical U-trench MOSFET with nitrogen-doped current blocking layer grown via ex situ and in situ MOCVD epitaxy［J］. IEEE Electron Device Letters， 2026， 47（1）： 45-48. DOI URL
[88]	WAKIMOTO D， LIN C H， EMA K， et al. A multi-fin normally-off β-Ga₂O₃ vertical transistor with a breakdown voltage exceeding 10 kV［J］. Applied Physics Express， 2025， 18（10）： 106502. DOI
[89]	武汉市科技创新局. 突破9000V！九峰山实验室刷新氧化镓MOSFET耐压纪录［EB/OL］. （ 2026-04-02）［ 2026-04-30］. https://kjj.wuhan.gov.cn/xwzx_8/kjspxw/202604/t20260402_2748420.html .
	Wuhan Municipal Bureau of Science and Technology. Breaking 9000V！ Jiufengshan laboratory sets a new breakdown voltage record for gallium oxide MOSFETs［EB/OL］. （ 2026-04-02）［ 2026-04-30］. https://kjj.wuhan.gov.cn/xwzx_8/kjspxw/202604/t20260402_2748420.html （in Chinese）.
[90]	FENG Y T， ZHOU H， ALGHAMDI S， et al. Statistical study of large-area Schottky barrier diodes fabricated on 2-in β-Ga₂O₃ wafer using Au-free processes［J］. IEEE Transactions on Electron Devices， 2025， 72（3）： 1528-1532. DOI URL
[91]	Novel Crystal Technology， Inc. Third-generation gallium-oxide 100-mm epitaxial wafer with ten times fewer killer defects［EB/OL］.（ 2022-03-14）［ 2026-04-30］. https://www.novelcrystal.co.jp/eng/2022/1162/ .
[92]	HAN X L， XU X R， WANG Z B， et al. Demonstration of β -Ga₂O₃ vertical Schottky barrier diode with mesa termination assisted partially suspended field plate on MOCVD-grown epitaxial wafer［J］. Applied Physics Letters， 2025， 127（9）： 092102.
[93]	LIU C X， WU Z Y， ZHAI H C， et al. N-doped β-Ga₂O₃/Si-doped β-Ga₂O₃ linearly-graded p-n junction by a one-step integrated approach［J］. Journal of Materials Science & Technology， 2025， 209： 196-206.
[94]	LU Y P， JIA L M， CHEN D Y， et al. Insight into the high hole concentration of p-type Ga₂O₃ via in situ nitrogen doping［J］. The Journal of Physical Chemistry Letters， 2025， 16（17）： 4243-4251. DOI URL
[95]	CHI Z Y， SARTEL C， SALLET V， et al. p-type β-Ga₂O₃ homoepitaxial films with superior electrical transport properties［J］. Advanced Electronic Materials， 2025， 11（16）： e00190.
[96]	LIAO Y M， SONG H Z， XIE Z G， et al. Exploration of p-type conductivity in β-Ga₂O₃ through Se-Mg hyper co-doped： an ion implantation approach［J］. Materials Today Advances， 2025， 25： 100559. DOI URL
[97]	NING J， YANG Z C， WU H D， et al. van der Waals β-Ga₂O₃ thin films on polycrystalline diamond substrates［J］. Nature Communications， 2025， 16： 8144. DOI
[98]	GONG H H， ZHOU F， YU X X， et al. 70-μm-body Ga₂O₃ Schottky barrier diode with 1.48 K/W thermal resistance， 59 A surge current and 98.9% conversion efficiency［J］. IEEE Electron Device Letters， 2022， 43（5）： 773-776. DOI URL
[99]	WILHELMI F， KOMATSU Y， YAMAGUCHI S， et al. Effect of substrate thinning and junction-side cooling on thermal properties of Ga₂O₃ diodes［C］// 2022 International Conference on Electronics Packaging （ICEP）. May 11-14， 2022， Sapporo， Japan. IEEE， 2022： 145-146.
[100]	WANG B Y， XIAO M， KNOLL J， et al. Low thermal resistance （0.5 K/W） Ga₂O₃ Schottky rectifiers with double-side packaging［J］. IEEE Electron Device Letters， 2021， 42（8）： 1132-1135. DOI URL
[101]	XIAO M， WANG B Y， LIU J C， et al. Packaged Ga₂O₃ Schottky rectifiers with over 60-a surge current capability［J］. IEEE Transactions on Power Electronics， 2021， 36（8）： 8565-8569. DOI URL

超宽禁带半导体β-Ga₂O₃的产业化现状与展望

Status and Prospects of Industrialization of Ultra-Wide Bandgap Semiconductorβ-Ga₂O₃

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 19

参考文献 101

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	代馨楠, 王涛, 国旗, 张健, 于永森, 贾志泰, 陶绪堂. 高长径比Lu₂O₃单晶光纤制备及布拉格光栅温度传感研究[J]. 人工晶体学报, 2026, 55(7): 1093-1099.
[2]	张野, 杨凤蝶, 刘岚萱, 张奇妙, 姚明远, 王超凡, 苗瑞霞, 侯银龙. 基于第一性原理计算的金属掺杂β-Ga₂O₃光催化研究[J]. 人工晶体学报, 2026, 55(6): 940-948.
[3]	余博文, 李琪, 邢玉芳, 赵昊, 林娜, 赵显, 陶绪堂, 贾志泰. Sn掺杂 β -Ga₂O₃及其与本征空位缺陷复合结构的第一性原理研究[J]. 人工晶体学报, 2026, 55(5): 763-771.
[4]	李子唯, 余建刚, 刘晋花, 李腾腾, 杨晓利, 雷程, 梁庭. 新型复合终端结构横向 β -Ga₂O₃场效应晶体管电学特性仿真研究[J]. 人工晶体学报, 2026, 55(5): 772-781.
[5]	王艳杰, 李豹, 宋俊辉, 何星灿, 王超, 杨帆, 闫兴振, 迟耀丹, 杨小天. 过渡金属掺杂 β -Ga₂O₃的电子结构和磁性能的第一性原理研究[J]. 人工晶体学报, 2026, 55(3): 452-460.
[6]	师道田, 孙晴, 钱叶旺, 刘传洋, 吴卫锋, 刘景景, 汪新建, 陈钟, 阮再冉, 王杨婧涵. 基于蒙特卡洛方法的β-Ga₂O₃肖特基势垒二极管质子辐照效应研究[J]. 人工晶体学报, 2026, 55(2): 233-240.
[7]	蔡子东, 江奕天, 叶正, 伍子豪, 房育涛, 夏云, 陈刚, 胡浩林, 万玉喜. 面向特高压大电流功率器件的8英寸200 μm 4H-SiC厚膜同质外延研究[J]. 人工晶体学报, 2026, 55(2): 264-273.
[8]	胡愈硕, 杨国健, 曹光宇, 刘赐恩, 张星, 龙浩, 徐翔宇, 张洪良. 高迁移率的硼掺杂单晶金刚石微波等离子体化学气相沉积生长及电学性质研究[J]. 人工晶体学报, 2025, 54(9): 1566-1573.
[9]	宋昱杉, 陈浩, 李松, 杨明超, 杨松泉, 杨森, 周磊簜, 耿莉, 郝跃, 欧阳晓平. 低温超临界流体工艺对退化的Ni/β-Ga₂O₃肖特基势垒二极管电学性能的影响[J]. 人工晶体学报, 2025, 54(9): 1574-1583.
[10]	李晓旭, 石蔡语, 沈磊, 曾光, 李晓茜, 陈宇畅, 卢红亮. β-Ga₂O₃纳米带场效应晶体管及日盲紫外光电探测器研究进展[J]. 人工晶体学报, 2025, 54(8): 1352-1368.
[11]	王淳, 王坤, 宋相满, 任林, 张浩. 共掺杂β-Ga₂O₃导电性质第一性原理研究[J]. 人工晶体学报, 2025, 54(8): 1426-1432.
[12]	张淑艺, 刘庚灵, 王浩, 鲁跃, 姜显园, 李文焯, 刘聪, 吕英波, 武中臣, 刘董, 陈耀. 锡基钙钛矿晶体与器件的研究进展[J]. 人工晶体学报, 2025, 54(7): 1189-1207.
[13]	杜青波, 杨亚鹏, 高旭东, 张智, 赵晓宇, 王惠琦, 刘轶尔, 李国强. 宽禁带半导体碳化硅基核辐射探测器研究进展[J]. 人工晶体学报, 2025, 54(5): 737-756.
[14]	李琪, 付博, 余博文, 赵昊, 林娜, 贾志泰, 赵显, 陶绪堂. Al/In掺杂与β-Ga₂O₃(100)面孪晶相互作用的第一性原理研究[J]. 人工晶体学报, 2025, 54(3): 371-377.
[15]	姜博文, 纪为国, 张璐, 范骐鸣, 潘明艳, 黄浩天, 齐红基. 导模法生长β-Ga₂O₃晶体流场对称性研究[J]. 人工晶体学报, 2025, 54(3): 378-385.