氧化鎵單晶塊材研究，中山大學助攻臺灣次世代半導體材料 前景可期

【今傳媒/記者李祖東報導】  半導體新興材料推陳出新，其中氧化鎵（Ga₂O₃）應用領域廣泛，國立中山大學晶體研究中心與台灣應用晶體股份有限公司及其所屬集團簽訂「大尺寸氧化鎵晶體生長」專案合作契約書，企業挹注5千萬投入氧化鎵單晶塊材（Bulk Crystal）研究，目標3年內成功生產6吋氧化鎵單晶塊材，助攻臺灣次世代半導體材料領航優勢，前景可期。

近年來電動車、航太、通訊與能源應用受到全球矚目，市場對次世代化合物半導體材料的需求正高速起飛。中山大學材料與光電科學學系教授兼晶體研究中心主任周明奇指出，繼氮化鎵（GaN）、碳化矽（SiC）後，另一寬能隙（wide bandgap）半導體材料氧化鎵（Ga₂O₃）成為明日之星。氧化鎵各項性能指標有著更顯著的優勢，包括能承受更高電壓與臨界電場，電力損耗為矽的3400分之1、碳化矽的10分之1，材料透明、可導電的獨特性能，應用層面也更廣泛，涵蓋電動車、電力系統、風力發電、通訊領域、光電元件與光感和氣體感測器領域等，相當具前瞻性。

周明奇表示，長晶速率與穩定品質為半導體上游材料的決勝關鍵，國內外早有人投入氧化鎵磊晶薄膜的研發，但無論台灣學術界或企業，目前無人可長出氧化鎵的單晶塊材，生長出氧化鎵單晶塊材需10天，熔點高，過程中要確保晶體在高溫且密閉的長晶爐中，保持長時間的穩定狀態，因此晶體生長的門檻相當高。

他強調，中山大學晶體研究中心甫獲得第二期教育部深耕研究中心支持，也是唯一能生長次世代半導體碳化矽的實驗室，去年已成功生長出直徑6吋的碳化矽晶體塊材，技術轉移台灣應用晶體公司及其所屬集團，讓其有信心與中山大學繼續合作。中山大學晶體研究中心過去也曾生長出直徑40mm（約1.5吋）的氧化鎵單晶塊材，未來3年將在關鍵技術上努力突破。憑藉多年長晶經驗，我們也設計長晶設備，長晶爐均由中山大學創新育成中心孵化的企業製造，包括電源供應器及電腦控制系統等軟硬體100%MIT，目前已有4台6吋碳化矽長晶爐與1台8寸碳化矽長晶爐。

此外，周明奇表示，晶體中心成功生長出用於尖端醫療產品正子斷層顯影術（Positron Emission Tomography, PET）所需的閃爍晶體，PET是目前醫界診斷癌症及神經疾病的重要診斷工具，過去技轉合作很多。目前晶體中心與技轉企業集團正與美國芝加哥大學、賓州大學及荷蘭飛利浦公司合作開發全身正子斷層顯影設備，有望大幅縮短正子與電腦斷層（PET/CT）檢查時間，減緩患者的幽閉恐懼症症狀。未來將與中山大學醫學院密切合作，希望在高階醫療影像設備及醫院的建立能有更多貢獻。