近日，深圳平湖实验室宣布在GaN/SiC集成领域取得重要进展，成功研制出商用8英寸4°倾角4H-SiC衬底上的高质量AlGaN/GaN异质结构外延。这一成果标志着大尺寸GaN与SiC材料单片集成技术瓶颈的突破，为相关器件的产业化发展奠定了坚实基础。
据实验室介绍，此次成果具有两大显著特点。其一，GaN外延材料的缺陷密度显著降低，相比传统技术下降了10至15倍，为解决GaN器件的可靠性问题提供了技术保障，预计可支持器件寿命超过10年。其二，SiC衬底的高热导率大幅提升了GaN器件的散热性能，进一步增强了功率密度与集成度。
测试数据显示，该外延片的均匀性与平整度表现优异。AlGaN/GaN异质结构势垒层的Al组分不均匀度仅为1.2%，厚度不均匀度为2.2%，弯曲度（Bow）仅为+8.3μm。高分辨X射线衍射测试结果表明，4°倾角SiC衬底上GaN外延层的晶体质量与无倾角SiC衬底相当，位错密度约为6×10⁸ cm⁻²，比常规Si衬底上GaN的位错密度降低10至15倍。此外，原子力显微镜测试显示外延层表面粗糙度RMS为1.6 nm（5μm×5μm），Hall测试则表明二维电子气迁移率高达1870 cm²/V·s，各项指标均达到国际领先水平。
这一技术突破为宽禁带半导体在新能源汽车、消费电子及人工智能等领域的规模化应用提供了重要支撑，同时为硅基GaN技术路线提供了更具竞争力的替代方案。
图：(a) AlGaN/GaN异质结构势垒层PL测试图谱 (b) 外延厚度测试图谱 (c) 8英寸SiC上GaN外延片翘曲测试，Bow = 8.3 μm
图：(a) 4°倾角SiC衬底上GaN外延层的XRD (002)/(102)面摇摆曲线 (b) 外延层表面的原子力显微镜照片
