近日，九峰山實驗室科研團隊在全球首次實現8英寸硅基氮極性氮化鎵（N-polar GaNOI）高電子遷移率材料的制備。該成果將助力射頻前端等系統級芯片在頻率、效率、集成度等方面越級提升，為下一代通信、自動駕駛、雷達探測、微波能量傳輸等前沿技術發展提供有力支撐。

氮化鎵晶體結構的極性方向對器件性能和應用有著重要影響，根據晶體生長的極性方向，主要分為氮極性氮化鎵（N-polar GaN）和鎵極性氮化鎵（Ga-polar GaN）兩種相反的極化類型。已有研究表明，在高頻、高功率器件等領域，氮極性氮化鎵比傳統的鎵極性氮化鎵技術優勢更明顯。作為高頻通信與雷達探測的關鍵半導體材料，氮極性氮化鎵已成為國際科研界深入探索的焦點。然而由于嚴苛的材料生長條件、高度復雜的工藝等瓶頸制約，目前國際上僅有少數機構可小批量生產2-4英寸氮極性氮化鎵高電子遷移率襯底材料，且成本昂貴。

(a) 九峰山實驗室8英寸N極性GaN晶圓實物照片, (b) N極性GaNOI截面透射電鏡照片

九峰山實驗室此技術成果，是全球首次在8英寸硅襯底上實現氮極性氮化鎵高電子遷移率功能材料（N-polar GaNOI）制備，打破了國際技術壟斷。其主要突破體現在以下三個方面：一是成本控制，采用硅基襯底，兼容8英寸主流半導體產線設備，深度集成硅基CMOS工藝，使該技術能迅速適配量產工藝；二是材料性能提升，材料性能與可靠性兼具；三是良率提升，鍵合界面良率超 99%。以上突破為該材料大規模產業化奠定了重要基礎。

氮極性氮化鎵主要應用領域

氮極性氮化鎵材料在高頻段（如毫米波頻段）的性能非常出色，這對于需要高頻操作的領域來說十分重要，5G/6G通信、衛星通信、雷達系統等領域都有望從中獲益。

一旦突破量產技術臨界點，氮極性氮化鎵材料將在以上領域開辟新的應用場景，對產業發展起到革新性推動作用。所以氮極性氮化鎵已成為國際科研界爭相深入探索的焦點材料。

（來源：九峰山實驗室）