功率器件作為能源控制領域的核心器件，無論是在電力、機械、交通等傳統產業領域，還是在通信、航天、高鐵、新能源等新興技術產業領域都有著巨大的市場潛能。相較于傳統的Si材料，GaN半導體具有禁帶寬度大、飽和漂移速度高、極限擊穿電場大、高電子遷移率和高熱導率等特點，使得GaN功率器件在功率轉換、微波通信等高壓、大電流、高頻及高溫工作場合具有顯著的優勢。

2023年5月5-7日，“2023碳化硅關鍵裝備、工藝及其他新型半導體技術發展論壇”在長沙召開。論壇在第三代半導體產業技術創新戰略聯盟的指導下，由極智半導體產業網與中國電子科技集團第四十八研究所等單位聯合組織。論壇圍繞“碳化硅襯底、外延及器件相關裝備產業創新發展”、“關鍵零部件及制造工藝創新突破”、“產業鏈上下游協同創新”、“氮化鎵與氧化鎵等其他新型半導體”，邀請產業鏈上下游的企業及高校科研院所代表深入研討，攜手促進國內碳化硅及其他半導體產業的發展。

期間，在“氮化鎵、氧化鎵及其他新型半導體”分論壇上，河北工業大學張紫輝教授分享了“GaN功率電子器件的物理建模與制備研究”主題報告。

報告圍繞GaN基肖特基勢壘二極管（SBD）展開了系統性研究，設計并制備了一種具有側壁場板終端的GaN基準垂直SBD，其場板絕緣層為SiO2，該結構以3 μm漂移區實現了近420 V的擊穿電壓；研究了一種基于GaN襯底的溝槽MOS型肖特基勢壘二極管結構 (TMBS)，對臺面的寬度、溝槽的深度、場板介質層的厚度以及介質層的類型進行了系統性研究。

并采用側壁場板的同時對臺面進行傾斜化處理，可有效抑制表面電場和臺面拐角處的電場，進而提高器件的擊穿電壓；設計并制備了一種混合邊緣終端，即p-NiO場環結合側壁場板結構：在正向導通時，正偏的p-NiO/n-GaN可以有效減小臺面底部兩側的電子勢壘，從而增強其電流擴展能力，降低比導通電阻；在反向截止狀態下，反偏的p-NiO/n-GaN結合側壁場板可以有效增強臺面區域的電荷耦合效應，從而減小電極接觸界面和臺面拐角處電場，實現1.1kV的擊穿電壓。

最后，報告還詳細探索了GaN基SBD表面及側壁刻蝕區域的表面態對擊穿電壓及載流子輸運的影響，并提出了MIS結構肖特基電極，并可實現3.3kV的GaN SBD的設計方案。

嘉賓簡介：張紫輝，2006年畢業于山東大學并獲得理學學士學位，2015年畢業于新加坡南洋理工大學并獲博士學位，后留校擔任南洋理工大學研究員，目前擔任河北工業大學教授、博士生導師，是河北省特聘專家、省特殊津貼專家、河北省青年拔尖人才、石家莊市管拔尖人才。主要研究寬禁帶半導體器件、半導體器件物理、芯片設計與仿真技術及產業化推廣；已在Applied Physics Letters、IEEE Electron Devices、Optics Express、Optics Letters等領域內權威SCI 期刊發表科研論文150余篇，其中以第一作者/通訊作者發表文章110余篇；參與出版學術專著5部；獲授權美國專利、中國國家專利共計34項，已經完成成果轉化5項；先后主持國家自然科學基金等各類課題19項。