半导体行业正快速推进以提高能源效率，将功率半导体从传统硅材料转向下一代宽禁带材料，如氮化镓（GaN）。基于氮化镓的器件具有低导通电阻、高击穿场强和优异的电子迁移率，能够实现高速运行并相比硅大幅降低功率损耗。这种效率提升非常显著；在数据中心、基站和电动汽车等高负载应用中，用氮化镓替代传统硅器件可使能耗约减少10%。然而，高性能氮化镓器件的大规模生产历来受制于制造大直径、高质量的体相氮化镓衬底的难度和高成本，这类衬底通常需要具有极低的位错密度（例如每平方厘米少于一千）。近期的技术突破，常在与NEDO等机构的合作支持下，正在克服这一挑战。创新集中于先进的晶体生长方法，例如Sodium Flux方法，以生产大直径的氮化镓单晶衬底（例如100 millimeters并向150 millimeters扩展）。在此基础上，采用包括加压原子层生长在内的高度独特的外延生长技术，确保衬底上出色的平整度、成分均匀性和精确的掺杂控制。大尺寸高质量衬底与专用外延生长相结合，是实现低损耗、高功率氮化镓电子器件的关键因素，预计制造成本可比传统方法降低约十倍。这些具有成本效益且高效的氮化镓功率半导体的成功商业化与大规模应用，将对实现全球节能目标并加速向低碳社会的转型具有基础性意义。
半导体行业正快速推进以提高能源效率，将功率半导体从传统硅材料转向下一代宽禁带材料，如氮化镓（GaN）。基于氮化镓的器件具有低导通电阻、高击穿场强和优异的电子迁移率，能够实现高速运行并相比硅大幅降低功率损耗。这种效率提升非常显著；在数据中心、基站和电动汽车等高负载应用中，用氮化镓替代传统硅器件可使能耗约减少10%。然而，高性能氮化镓器件的大规模生产历来受制于制造大直径、高质量的体相氮化镓衬底的难度和高成本，这类衬底通常需要具有极低的位错密度（例如每平方厘米少于一千）。近期的技术突破，常在与NEDO等机构的合作支持下，正在克服这一挑战。创新集中于先进的晶体生长方法，例如Sodium Flux方法，以生产大直径的氮化镓单晶衬底（例如100 millimeters并向150 millimeters扩展）。在此基础上，采用包括加压原子层生长在内的高度独特的外延生长技术，确保衬底上出色的平整度、成分均匀性和精确的掺杂控制。大尺寸高质量衬底与专用外延生长相结合，是实现低损耗、高功率氮化镓电子器件的关键因素，预计制造成本可比传统方法降低约十倍。这些具有成本效益且高效的氮化镓功率半导体的成功商业化与大规模应用，将对实现全球节能目标并加速向低碳社会的转型具有基础性意义。
