【前沿探索与突破】

科技日报合肥2月26日讯（记者吴长锋）——近日，中国科学技术大学微电子学院龙世兵教授课题组携手中国科学院苏州纳米所加工平台，成功研发出全球首例采用氧气氛围退火及氮离子注入技术的氧化镓垂直槽栅场效应晶体管。这一重大突破的相关研究论文已分别在线发表在《应用物理通信》和《IEEE电子设备通信》杂志上。

氧化镓作为未来一代功率半导体材料，其p型掺杂技术仍待攻克，这导致氧化镓场效应晶体管面临增强型模式难于实现以及功率品质因子难以提升的挑战。面对此难题，研究团队设计并实现了全新的氧化镓垂直型晶体管结构。

在研发过程中，研究者分别利用氧气氛围退火与氮离子注入工艺制备了电流阻挡层，并结合栅槽刻蚀技术，创新性地构建了无需依赖P型掺杂技术的氧化镓垂直沟槽场效应晶体管。这一过程通过氧气氛围退火与氮离子注入形成的电流阻挡层，成功隔断了晶体管源、漏极间的电流路径。当施加正向栅压时，会在栅槽侧壁形成电子积累的导电通道，从而实现对电流的有效控制。

采用氧气氛围退火处理氧化镓制备电流阻挡层，展现出低缺陷率、无扩散特性及低成本优势，显著提升了器件的击穿电压至534伏特，这一数值目前为电流阻挡层型氧化镓MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的最高纪录。同时，功率品质因子也超越了硅单极器件的理论极限。

科研人员指出，这项成果不仅开辟了氧化镓晶体管研发的新技术路径，也为该领域带来了结构设计方案上的革新，预示着未来在功率半导体领域的重大进展。