西安电子科技大学冯倩教授：专注提高材料性能均匀性和一致性，助力氧化镓实用化
专家介绍
冯倩，现为西安电子科技大学微电子学院教授，博士生导师。长期从事宽禁带/超宽禁带半导体材料与器件的研究，目前主要研究工作集中在超宽禁带半导体氧化镓材料的理论仿真研究，外延生长以及日盲紫外探测器、高压开关肖特基二极管和MOSFET器件的研究。在IEEE Electron. Device Letter, IEEE Trans. Electron Devices、Applied Physics Letters等国际著名期刊及会议上发表论文50余篇，申请/授权专利40余项，获省部级奖励三项，国家技术发明奖二等奖一项。先后承担和参与了国家自然科学基金面上项目、自然基金重点项目、国家科技重大专项、国家重点研发计划等多项国家级部委级项目。
专访提问：
1. 请介绍团队，以及目前的研究方向、进展、成果等
我们团队目前主要集中在氧化镓薄膜材料的外延生长和电子器件的制备。就氧化镓薄膜材料生长方面，主要采用脉冲MOCVD生长技术提高镓原子在衬底表面的迁移性，延长迁移时间，改善薄膜质量，减小表面粗糙度。其中采用脉冲In作为表面活性剂提高了薄膜生长速率，降低了氧空位含量，改善了材料结晶质量，使薄膜表面的粗糙度减小到1nm以下，而采用Si源脉冲生长技术实现了电子浓度为3x1019cm-3，而迁移率仍能达到50cm2/Vs的优异性能。而在氧化镓肖特基二极管研究方面，我们的工作仍然集中在提高器件击穿电压，降低导通电阻的技术的研究。包括采用禁带宽度更宽的p型ZnNiO开展JBS，JTE等器件结构的研究，取得了器件比接触电阻为3.2mΩ·cm2, 击穿电压达到2910V，PFOM=2.65GW/cm2的器件性能。
2. 是什么样的契机让您开始研究氧化镓
最开始留意到氧化镓是因为2013年12月份的IEDM会议上，日本NICT发表了一篇有关氧化镓MOSFET器件的文章，文中展示了MOSFET器件优异的电流开关比以及高温特性。此时氮化镓器件日趋成熟，逐渐走向应用和市场化。郝跃院士认为我们需要寻求性能更优的半导体材料以满足未来的需求，因此建议我关注该材料和相关器件的研究进展，并且基于PLD设备开展初期的材料制备研究。此后，我就开始了氧化镓材料和器件的研究工作。
3. 团队研究目前遇到的难点、或近期攻破的难点
我们目前遇到的研究难点主要集中在高性能的氧化镓材料制备。纵观电子器件的发展，大家不难发现在Si，SiC或者GaN功率器件的发展过程中，其结构的改进与创新并不是特别多，通过多种终端结构的综合使用改进器件的击穿特性，采用超结结构减小器件的导通电阻。但是针对每种材料都有专有的材料生长设备与技术，并不通用。也就是说针对每种材料的特性都需要研制和开发与之相匹配的材料生长设备和技术。目前氧化镓器件性能主要受限于材料质量。尽管美国Agnitron为氧化镓材料生长而设计了MOCVD设备，但是目前设备的结构还在进一步的优化和改进中，仍然通过材料的测试结果对设备反应室结构进行调整，也就是说目前材料质量还在逐步改进的进程中，距离其理论特性还有比较大的差距。因此我们目前也在探索氧化镓材料的生长方法，包括如何抑制未掺杂薄膜背景载流子的补偿效应，如何改善载流子的迁移率等。
4. 氧化镓材料的研究您会更关注哪些方面？请说明原因
关于氧化镓材料的研究，我目前可能更关注材料性能的均匀性和一致性。毕竟要推进氧化镓的实用化，主要集中在高性能器件和模块的制备上，同样要求器件性能的一致性和稳定性，而这些除了与器件制备工艺相关以外，更重要的决定于材料性能的均匀性和一致性。
5. 对于氧化镓现在的研究难点，您有什么建议？
目前氧化镓薄膜质量的提高，我个人觉得可能要通过开发MOCVD高速生长设备替代目前所用的HVPE技术，这将大大提高氧化镓薄膜的质量，同时通过多片的同时生长降低MOCVD技术的成本，可能是获得高质量氧化镓薄膜材料的最终途径。另一方面就是p型材料的获得，我们可以尝试通过掺杂的方式实现氧化物p型薄膜（比如Li掺杂NiO）以及稳定的空穴浓度，而不是基于空位或者缺陷的方式，因为这会造成空穴浓度和电学性能的不稳定，会对器件的长期应用和可靠性形成很大的威胁。
6. 您觉得学校和企业之间什么样的合作方式更有助于氧化镓的产化？
学校可能更擅长于内部机制的分析与研究，而企业则更了解市场的需求，但市场需求的满足，仍然围绕现有问题的解决。企业和学校都可以集中于某个问题的解决上，但侧重点不同，企业主要侧重于技术方案的调整，而学校侧重于分析技术方案带来变化的深入分析，并能在分析的基础上给出指导性的方向或者结论，减小企业的实验成本和时间成本，推进氧化镓的研究。
7. 对于从事氧化镓研究的青年学者和研究人员，以及未来将要从事氧化镓研究的人员，您可以分享哪些经验？
目前关于氧化镓已经开展了大量的研究，因此想从事氧化镓研究的青年学者需要聚焦在急需解决的技术或者关键问题上，尝试从多个角度进行实验，以期获得突破性的进展，但在此过程中肯定面临众多需要解决的难题和一次次的失败，希望大家拥有强大的抗挫折能力能够继续把研究开展下去，并在此过程中不断进行讨论，思考，调整方向，最终获得好结果。
8. 对于联盟的服务内容您有什么建议？
联盟能够提供一个良好的平台，供研究人员与企业可以开展多方位的合作，促进氧化镓的快速发展。
我建议联盟可以把材料研究结构和器件研究结构更紧密的联系起来，做好中间联系工作。实时跟进材料研究结构的供片和器件结构的性能反馈，根据信息反馈来反映出影响电子器件性能和寿命的主要缺陷，这样也更加推动了材料质量的提高。
本文转载自《亚洲氧化镓联盟》公众号