第四代半导体重大进展！两项氮化铝功率器件指标刷新全球文献纪录
近日，深圳平湖实验室氮化铝研发团队，在氮化铝（AlN）功率器件研发领域取得重要进展，通过核心工艺优化实现关键性能跃升，两类核心器件指标双双刷新全球公开文献报道纪录，为我国超高压、极端环境电力电子装备发展筑牢核心技术根基。
氮化铝（AlN）是第四代半导体核心材料，拥有极宽的禁带宽度和超高的导热率两大“硬核优势”，天生适合制造能承受超高压、大功率，还可耐高温、抗辐射的功率器件。未来，这类器件将在超高压直流输电、航空航天、深海及地下勘探等极端场景中发挥关键作用，让电力电子设备更高效、更小巧。
但想把氮化铝的优异材料特性，变成高性能实用器件，工艺难度极大。此次，深圳平湖实验室继成功研发国内首个氮化铝/富铝镓氮高电子迁移率晶体管（HEMT）后，再次刷新全球同类器件公开报道最优值。
PART 01 氮化铝肖特基势垒二极管（SBD）
氮化铝肖特基二极管（SBD）相当于电力“稳流阀”，在高压电路中防止电流倒流，核心是看能扛多高电压、效率多高。
团队通过系统性地优化器件制备工艺流程，对钝化、欧姆接触退火条件和刻蚀工艺进行反复调试，在未采用复杂终端结构的情况下，成功使在蓝宝石衬底上生长的简单结构横向氮化铝SBD器件实现了超过5.4 kV的耐压能力，其功率巴利加优值（FOM）大于0.19 MW/cm²。该优值为目前公开文献报道的同类器件最佳水平。
PART 02 氮化铝/富铝镓氮HEMT
氮化铝/富铝镓氮HEMT是高压电路里的“高速开关”，控制大电流快速通断，越能扛高压、开关越快，器件越厉害。
团队通过优化HEMT器件外延结构，包括氮化铝/富铝镓氮异质结的界面质量，精准控制欧姆接触刻蚀深度、优化源漏退火条件、优化钝化和刻蚀等工艺，使简单结构的HEMT器件耐压突破5.5 kV，FOM达到85600 W/mm，同样刷新了当前的文献报道纪录。
业内人士表示，这两项成果不仅充分验证了氮化铝在高压功率器件领域的巨大潜力，更突破了关键工艺瓶颈，为后续优化器件结构、充分释放材料性能打下坚实基础。下一步，研发团队将聚焦材料缺陷控制、大尺寸外延制造等核心方向持续攻关，加速推动氮化铝功率器件从实验室走向产业化应用，助力我国高端功率半导体自主可控。
