Ngành công nghiệp chất bán dẫn đang phát triển nhanh chóng nhằm nâng cao hiệu quả năng lượng, chuyển các chất bán dẫn công suất từ silicon truyền thống sang các vật liệu thế hệ mới có vùng cấm rộng như gali nitride (GaN). Các thiết bị dựa trên gali nitride có đặc tính điện trở on thấp, cường độ điện trường đánh thủng cao và độ linh động electron vượt trội, cho phép vận hành tốc độ cao và tổn hao công suất thấp hơn đáng kể so với silicon. Mức cải thiện hiệu suất này rất đáng kể; việc thay thế các thiết bị silicon thông thường bằng gali nitride có thể giúp giảm khoảng mười phần trăm mức tiêu thụ điện năng trong các ứng dụng đòi hỏi cao như trung tâm dữ liệu, trạm gốc và xe điện. Tuy nhiên, việc sản xuất hàng loạt các thiết bị gali nitride hiệu năng cao từ trước đến nay vẫn bị cản trở bởi khó khăn và chi phí cao trong việc chế tạo các đế gali nitride khối đường kính lớn, chất lượng cao, vốn thường có mật độ sai lệch rất thấp (ví dụ, dưới một nghìn trên mỗi centimet vuông). Những đột phá công nghệ gần đây, thường được hỗ trợ bởi sự hợp tác với các tổ chức như NEDO, đang vượt qua thách thức này. Các đổi mới tập trung vào các phương pháp tăng trưởng tinh thể tiên tiến, như phương pháp Sodium Flux, để tạo ra các đế đơn tinh thể gali nitride đường kính lớn (ví dụ, 100 millimeters và mở rộng lên 150 millimeters). Dựa trên nền tảng này, các kỹ thuật tăng trưởng epitaxy rất đặc biệt, bao gồm tăng trưởng lớp nguyên tử có áp suất, được áp dụng để bảo đảm độ phẳng vượt trội, độ đồng nhất thành phần và khả năng kiểm soát pha tạp chính xác trên đế. Sự kết hợp giữa đế lớn, chất lượng cao và tăng trưởng epitaxy chuyên biệt là yếu tố then chốt để hiện thực hóa các thiết bị điện tử gali nitride công suất cao, tổn hao thấp, với dự báo cho thấy chi phí sản xuất có thể giảm xuống còn một phần mười so với các phương pháp thông thường. Việc thương mại hóa thành công và được ứng dụng rộng rãi các chất bán dẫn công suất gali nitride hiệu quả cao, tiết kiệm chi phí này sẽ là nền tảng để đạt được các mục tiêu tiết kiệm năng lượng toàn cầu và thúc đẩy quá trình chuyển đổi sang một xã hội ít carbon.
