随着以SiC与GaN为主的第三代开云棋牌官网在线客服应用逐渐落地，被视为第四代之超宽禁带氧化镓（Ga2O3）和钻石等新一代材料，成为下一波瞩目焦点，特别是Ga2O3在超高功率元件应用有着不容小觑的潜力，而其优势与产业前景又究竟为何？

　　Ga2O3技术原理与优势

　　虽然以Si基板为主的组件已主导现今科技产业之IC与相关之电子元件，然而此类产品仍面临许多极限，无论在高功率或是高频元件与系统，除不断精进结构设计外，新兴材料亦推陈出新。特别是第三代开云棋牌官网在线客服以SiC与GaN为主之高功率元件与系统，在大电力与高频元件上被赋予重任，更已陆续应用在相关之产业。

　　尽管如此，被视为第四代之超宽禁带氧化镓（Ga2O3）和钻石等新一代材料，特别是Ga2O3因其基板制作相较于SiC与GaN更容易，又因为其超宽禁带的特性，使材料所能承受更高电压的崩溃电压和临界电场，使其在超高功率元件之应用极具潜力。

　　上图（a）为现今常用之开云棋牌官网在线客服材料所适用之频率与工作功率范围，（b）为现今常用之开云棋牌官网在线客服材料其对应之能隙与崩溃电场。可发现Ga2O3应用之功率范围高达1kW-10kW

　　Ga2O3拥有五种晶相（polymorphs）（monoclinic（β-Ga2O3），rhombohedral（α），defective spinel（γ）， cubic（δ）， or orthorhombic（ε）），且拥有约4.5-4.9eV的超宽禁带与临界电场（Ebr）高达8MV/cm，相较于GaN 的能隙3.4eV，SiC的能隙3.3eV都高出许多，在Barliga评价（BFOM）宽禁带开云棋牌官网在线客服的系数中Ga2O3高达3444，是SiC的十倍、GaN的四倍，此一系数关系着元件所能承受之最高电压，由此BFOM系数也可以看到Ga2O3在高功率元件之应用潜力。（相关之材料特性比较如表（一）所示。）

　　表（一）相关之材料特性比较

　　在高功率元件之应用，除其崩溃电场需够高外，在导通电阻方面也是重要参数之一。如图（二）示，Ga2O3之导通电阻也较GaN与SiC低，也因此Ga2O3在工业或是军事上作为整流器时将会是非常好的应用。

　　图（二）宽禁带材料其崩溃电场与导通电阻之关系图

　　车用、光电都看好，应用广泛且前景可期

　　Ga2O3具备许多优良的特性，使其可以应用在许多方面，特别是其宽禁带特性能在功率元件上有显著的应用，诸如电动车、电力系统、风力发电机的涡轮等都是其应用范围。而Ga2O3的薄膜透明，不仅在光电元件方面可作为透明面板上的组件，光感与气体传感器领域也都可以是其应用范围。

　　也因此Ga2O3产业前景方面应用广泛，且潜力极大仍有许多组件等待被开发与商业化，可说是很具前瞻性的材料之一！

　　Ga2O3传感器应用现况与未来

　　Ga2O3应用现况与未来

　　我们离Ga2O3落地还有多远？

　　Ga2O3未来潜力值得期待，不过现阶段仍有许多问题有待克服。

　　目前Ga2O3在材料本身主要之问题为散热与P-type掺杂不易达成；散热方面，可以发现热导率（0.25 W/cm.K）相较于其他高功率材料差；SiC热导率4.9 W/cm.K，GaN热导率2.3 W/cm.K，散热问题严重的话会造成在组件操作方面接口的热崩溃，目前主要透过结构设计解决此问题，例如使用高导热系数的基板帮助分流其操作的高温。

　　而P-type掺杂则更为棘手，目前尚未有足够的电洞迁移率文献被发表提出，现有资料主要归纳出以下三个原因：首先因为Ga2O3在氧的共价键方面为2p轨域，拥有非常强的键结电子不容易被抢走，造成深受子态（deep acceptor state）。第二，Ga2O3中的电洞有效质量（effective mass）太高，造成平坦价带（flat valence band）边缘倾向于氧。最后，因为自由电洞的容易被自我捕捉（self-trapped）于晶格扭曲（latticedistortion）中，使扩散与低电场的漂移都不太可能去实现。这是Ga2O3目前所面临的一些问题，有待去改善以达到更多元的应用。

　　长晶部份，主要有floating zone（FZ）、edgedefined film（EFG）、与 Czochralskimethods（CZ），这些方法在制作蓝宝石基板已经使用多年，因此在生产浅潜力上相较其他化合物开云棋牌官网在线客服GaN和SiC，更能大量生产与降低成本。

　　在现今商业生产上主要应用EFG长晶法（如下图所示），此方法能生产大量且高纯度的Ga2O3晶圆，在N2/O2下融化高纯度（5N）的Ga2O3 Powder在Ir的坩锅中，并以每小时15 mm的速率从晶种中拉出晶棒，最后再去清洗切割，若要n-type掺杂后续再掺Sn或Si等元素。

　　EFG长晶法成长Ga2O3晶棒之示意图

　　综观上述，Ga2O3属于新开发之材料，潜力极佳与产业应用前景可期。