繼2016年α相氧化鎵器件功率品質因子超越碳化硅理論極限之后，2022年十三所專用集成電路國家級重點實驗室馮志紅團隊聯(lián)合南京大學葉建東團隊報道了β相氧化鎵器件功率品質因子國際首次超越碳化硅理論極限。 氧化鎵半導體材料具有超寬帶隙（~4.8eV）和超高臨界擊穿場強（~8MV/cm）等優(yōu)異特性。氧化鎵功率器件與GaN和SiC器件相同耐壓情況下，導通電阻更低、功耗更小，能夠極大地節(jié)省器件工作時的電能損失。同時，氧化鎵單晶襯底可通過熔體法實現(xiàn)，與藍寶石襯底制備工藝類似，具有極低制造成本的優(yōu)勢。因此，氧化鎵功率器件兼?zhèn)淞烁邠舸?、低導通電阻和低成本三重?yōu)勢，在高壓、大功率、高效節(jié)能等方面有非常大的應用潛力，被公認為下一代功率半導體器件最有利的競爭者。氧化鎵有五種同分異構體，其中β相氧化鎵高溫穩(wěn)定性最好，最具商用化前景。
團隊一直致力于高性能β相氧化鎵功率器件研制和相關機理研究，自主創(chuàng)新了變溫回流小角度斜場板和p型NiO異質結終端擴展等新型終端結構和技術，成功解決了p型氧化鎵摻雜技術缺失導致的耐壓和功率品質因子低的瓶頸問題，研制的β相氧化鎵功率二極管耐壓提升1倍以上，功率品質因子達到5.18GW/cm2，國際上首次超越了SiC材料理論極限值，驗證了氧化鎵材料和器件在電力電子領域潛在的應用價值，相關技術有望推進氧化鎵功率器件工程化應用進程。相關結果發(fā)表在功率器件領域權威期刊上。