中科院金刚石基氧化镓异质集成材料与器件研究获突破性进展

据中国科学院上海微系统所官微消息，上海微系统所异质集成XOI团队和南京电子器件研究所超宽禁带半导体研究团队合作，在金刚石基氧化镓异质集成材料与器件领域取得突破性进展。

据悉，上海微系统所研究团队创新发展XOI晶圆转印技术，在国际上率先实现阵列化氧化镓单晶薄膜与1英寸金刚石衬底的异质集成。转移处理后氧化镓单晶薄膜材料摇摆曲线半高宽为78 arcsec，表面粗糙度为0.35 nm；金刚石/氧化镓异质界面过渡层厚度小于2 nm，界面热阻为21.7 m2·K/GW，为目前已报道最优值。基于此制备的射频器件性能和散热能力得到显著提升，器件开态饱和电流高达810 mA/mm，最大振荡频率去嵌前达到61 GHz，为目前报道最高值；相同功率下，器件结区最高温度相比氧化镓同质器件降低250℃，散热能力提升11倍，器件热阻仅为5.52W·mm/K，极大提升氧化镓射频器件性能和散热能力。该方法不仅成本低、不受晶圆表面质量限制，还兼容其他不同尺寸、不同种类的XOI异质集成薄膜到任意衬底上甚至任意位向的转移。

（a）1英寸金刚石基阵列化氧化镓单晶薄膜及其制备流程，（b）金刚石基氧化镓与氧化镓同质薄膜 RF MOSFET器件结温和器件热阻对比

该研究工作充分证明了晶圆级金刚石基氧化镓异质集成材料具有优异的散热能力和射频应用前景，是继硅基、碳化硅基氧化镓异质集成材料后的又一大新突破，将进一步推动高性能氧化镓器件的发展，并为金刚石基异质集成材料制备提供新范式。