在大家還在為SiC和GaN在近年的崛起歡呼的時候，一種被業內專家稱為第四代半導體的材料——氧化鎵（Ga2O3）正在逐漸走進人們的視線。

作為一種新興的超寬帶隙導體，氧化鎵擁有4.9~5.3eV的超大帶隙。作為對比，SiC和GaN的帶隙為3.3eV，而硅則僅有1.1eV，那就讓這種新材料擁有更高的功率特性以及深紫外光電特性，再加上其熱穩定性以及人工晶體襯底低成本合成，讓開發者可以有望基于此開發出小型化，高效的、性價比優良的超大功率晶體管。這也許是為什么在以SiC和GaN為代表的寬帶隙（WBG）半導體器件方面取得了巨大進步的時候，Ga2O3仍然吸引了開發者廣泛興趣的原因。

據日本富士經濟的統計顯示，2016 年，氧化鎵在日本市場的銷售情況大概為 5 億日元，在2020、2025、2030三個節點時間，氧化鎵的市場也將會有數百倍的明顯增長趨勢。根據他們的觀點，這種新材料的增長幅度低于發展20 多年的 SiC 材料，但是高于襯底材料還沒有得到較好解決的GaN。

潛行多年后，氧化鎵真的到了要走上舞臺的時候嗎？

“毀譽參半”的新材料

作為一個被看好的替代者，氧化鎵自然有其特點所在。據本土氧化鎵初創企業銘鎵半導體的創始人陳政委介紹，氧化鎵材料主要擁有三大優勢：

首先，在功率半導體特性上，其性能數倍于硅基、碳化硅和氮化鎵，是制備高功率半導體電力電子器件的優選材料，“相比于其他寬禁帶半導體（GaN 和 SiC）材料，其擁有更高的擊穿場強（~8 MV/cm），同時，這種材料還有更低的能量損耗、更高的熱穩定性和化學穩定性等優勢。”陳政委一步指出。

其次，因為氧化鎵的材料問題已經得到初步的解決，液相導模法的生長工藝決定其材料成本優勢非常明顯；第三，氧化鎵在深紫外光電器件方向具備天然的性能優勢，其物性穩定，幾乎不受到外界環境的改變。

據一篇發表在IEEE的文章中得出結論，在對半導體至關重要的五個特性中，穩態單斜型氧化鎵（即：β相氧化鎵）擁有高臨界電場強度，這是其*為明顯的優勢，有助于打造超高功率的分立型半導體器件。

可以向其添加電荷載流子也是氧化鎵的另一個特性。我們也可以使用這種方式，通過一種被稱為摻雜的過程提高其導電性更高。這里的摻雜就涉及向晶體中添加受控量的雜質，以控制半導體中電荷載流子的濃度。例如在硅中，您可以使用離子注入，然后進行退火，以便在晶體中摻雜磷（添加自由電子）或硼（減去它們），進而使電荷可以在其中自由移動。同樣，在氧化鎵上，同樣可以用類似的方式添加電子。

但正如陳政委所說，氧化鎵雖然有性能優勢明顯，但也有其明顯的短板所在。如：氧化鎵的導熱系數不高，使用存在器件穩定性的問題；氧化鎵本征為N 型半導體材料，對于氧化物而言，解決 P 型摻雜問題相對比較困難。這正是研究者或者產業者把氧化鎵看作一種“毀譽參半”材料的原因。

即使如此，業界統一認知，這并不是限制氧化鎵研究和產業化的問題，而是逐步需要解決的瓶頸問題，因而還是有很多團隊持續投入到這個新技術的研究上。自2012年日本獲得2英寸氧化鎵材料以來，歷經了多年發展，氧化鎵材料以及氧化鎵基光電及功率器件業已得到初步的驗證，正在逐步產業化發展。同時在這個發展過程中，人們還為氧化鎵的未來做了更多的設想。

據介紹，氧化鎵在電力電子器件如肖特基二極管和場效應晶體管、日盲紫外光電探測器、紫外透明導電電極、信息存儲器、氣敏傳感器、光催化等領域中展現出巨大的應用前景，是一種極具應用潛力的多功能超寬禁帶半導體材料。