重大科研突破 | 深圳平湖实验室团队攻克“超快响应、超高开关比、超万伏耐压”氧化镓光导开关
在半导体世界，有一类器件被称为“高压命脉”——光导开关。它是高压直流输电、先进雷达、脉冲功率装置的核心，谁掌握了更高耐压、更快响应的光导开关，谁就握住了未来超高压科技的钥匙。
近日，深圳平湖实验室第四代半导体团队再获重大进展：继前期成功研发万伏级垂直结构氧化镓光导开关后，团队利用镓仁半导体生产的国产氧化镓材料，开发出具备超快响应、超高开关比、超万伏耐压能力的Mg掺杂氧化镓光导开关。得益于Mg掺杂引入的深能级补偿效应，该器件耐压突破 220 kV/cm，开关比高达 1×10¹¹，关断时间小于1 ns，一举刷新纪录，在第四代半导体赛道实现跨越式领跑。
PART 01 挑战 “无止境” ：超万伏级氧化镓光导开关持续提升
时间回溯到2026年2月，深圳平湖实验室第四代半导体团队成功研发万伏级垂直结构氧化镓光导开关，击穿电压超10000V，动态导通电阻低于10欧姆，响应时间进入亚纳秒量级，为我国氧化镓万伏器件走向产业化奠定了坚实基础。
但科研的脚步从未停歇。深圳平湖实验室第四代半导体团队秉承着迎难而上、短期再获突破的决心开展新一轮的挑战。核心思路是掺杂工程优化——用Mg元素替代传统Fe元素进行掺杂，携手国内材料企业镓仁半导体，基于其自主生产的高质量氧化镓材料，开启新一轮攻坚。
PART 02 关键突破：Mg掺杂解锁“超级开关”三大绝技
无数次实验、反复优化参数后终获突破：首款氧化镓万伏器件光导开关研发成功，三大核心性能实现“质的飞跃”。
超万伏耐压，硬扛220 kV/cm高压
得益于Mg掺杂引入的深能级补偿效应，器件可稳定承受220 kV/cm以上的超高电场，是名副其实的“扛高压能手”，能在极端高压环境下稳定运行。
极低暗态电流，开关比达1×10¹¹量级
暗态电流是衡量开关性能的核心指标，漏电流越大，损耗越高、稳定性越差。此次Mg掺杂器件实现极低暗态电流，开关比提升至1×10¹¹量级，较目前业界主流水平提升了约两个数量级，彻底解决传统器件“关不紧、漏电多”的痛点。
超快响应速度，关断时间< 1 ns
除了耐压与低损耗，速度同样关键。Mg掺杂的独特优势，让器件关断时间在小于1 ns，配合250 ps开启响应，实现“超快开、超快关”，完美适配脉冲功率、先进雷达等对速度极致要求的场景。
团队核心成员表示，“掺杂工程是优化氧化镓光导开关性能的核心密钥，这次Mg掺杂的性能突破，不仅验证了这条路的可行性，更为下一代高性能光控功率器件实用化铺平了道路。” 同样值得骄傲的是，这款“超级开关”是基于国产材料做出的国产纯血器件，夯实了第四代半导体自主可控的核心底座。
结语
这款超万伏级Mg掺杂氧化镓光导开关，是瞄准国家重大需求，应用场景覆盖高压直流输电、脉冲功率科学装置、先进雷达等多个关键领域。
深圳平湖实验室第四代半导体团队用两次里程碑式突破，让中国在氧化镓光导开关领域持续领跑。未来，随着氧化镓材料生长与掺杂工艺持续进步，基于不同掺杂策略的光导开关将陆续落地，必将在更多重大领域发光发热，成为驱动科技自立自强的核心力量。
