西电郝跃院士团队取得重大突破：张进成教授和周弘教授成功研发百安千伏级高压氧化镓功率器件

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发布时间：

2025-09-24

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近日，西安电子科技大学研究团队在超宽禁带半导体材料氧化镓功率器件领域取得突破性进展，相关成果于2025年8月14日以“120 A/1.78 kV p-Cr₂O₃/n-β-Ga₂O₃ Heterojunction PN Diodes with Slanted Mesa Edge Termination”为题在线发表于《IEEE Electron Device Letters》（DOI：10.1109/LED.2025.3598936）。该研究在国际上首次实现了百安千伏级高压氧化镓功率二极管，所制备的器件可承受120 A正向电流，同时反向击穿电压超过1700 V。本研究由西安电子科技大学郝跃院士团队张进成教授、周弘教授领衔完成，张进成教授与周弘教授为论文通讯作者，冯逸焘博士为第一作者。

β-Ga₂O₃是下一代功率电子器件技术，具备4.8 eV的宽禁带宽度、约200 cm²/V·s的本征电子迁移率以及1.5–2×10⁷ cm/s的高饱和速度，使得β-Ga₂O₃基功率器件在高电压、大电流和高效率应用中展现出巨大潜力。工业应用要求功率二极管能够作为固态开关实现大功率调控。因此，开发百安级大电流、千伏级高击穿电压的大尺寸二极管，对推进β-Ga₂O₃功率器件的实际应用与产业化至关重要。

本研究采用高热稳定性的Cr₂O₃作为p型材料，和n型β-Ga₂O₃形成异质结，并协同斜台面边缘终端结构优化电场分布，制备了有源区面积为9 mm²的p-Cr₂O₃/n-β-Ga₂O₃ 异质结二极管。器件实现了120 A的正向电流和1780 V的击穿电压，同时具备69 mΩ的低导通电阻和0.511 GW/cm²的高功率优值。该成果显著推动了氧化镓材料在下一代高压大功率工业电力电子中的应用进程。