武汉大学袁超课题组在超宽禁带氧化镓热输运领域最新研究进展

半导体产业网讯 近日，武汉大学工业科学研究院袁超课题组和斯洛伐克科学院Filip Gucmann课题组合作，在国际权威期刊《Small》上发表了题为“Phase-Dependent Phonon Heat Transport in Nanoscale Gallium Oxide Thin Films”的研究论文。

超宽禁带材料氧化镓((Ga₂O₃)具有多种不同相结构：α, β, κ (ε), δ, γ。其中单斜结构β-Ga₂O₃具有高达~4.9 eV的禁带宽度和~8 MV cm-1的理论击穿场强，从而成为下一代高功率电力电子器件领域的战略性先进电子材料。相关高性能β-Ga₂O₃基电子器件已经被广泛报道，包括肖特基势垒二极管，太阳能电池，晶体管和日盲紫外光电探测器等。

β相Ga₂O₃ 的优势还未探索完全，Ga₂O₃其他相结构（如α相刚玉型结构和κ相正交型结构，图1a所示）表现出独特的物理性质而逐渐受到电子器件领域的关注。其中α-Ga₂O₃，具有最大的禁带宽度和最高的理论击穿场强，在日盲紫外探测器和超高压功率电子器件具有广阔的应用前景；同时κ-Ga₂O₃还具有高介电常数、强压电极化和铁电极化特性，为超宽禁带半导体高频、高功率电子器件和微波射频器件的制备提供新的材料体系。

然而，Ga₂O₃基电子器件的热问题一直是一个突出问题，部分原因来自于其较低热导率和存在于Ga₂O₃和异质衬底界面之间的较大界面热阻。因此，了解不同相Ga₂O₃的热输运性质对器件的热管理和可靠性设计至关重要。但是其晶体结构复杂，缺乏对应声子热输运模型和系统性的实验研究，因此研究不同相纳米级Ga₂O₃薄膜的热输运性质仍然具有挑战性。