日本名古屋大学低温等离子体科学研究中心与名大孵化初创企业NU-Rei株式会社，在即将于2026年3月举行的应用物理学会春季学术讲演会上，集中发布了关于次世代功率化合物半导体——氧化镓（Ga₂O₃）的六项关键研究成果。这些成果标志着日本在氧化镓材料生长工艺上取得了系统性突破，有望大幅降低制造成本并提升器件性能，为电动汽车、可再生能源及宇宙开发等高端领域的应用铺平道路。
本次研究的核心在于成功开发了高密度氧自由基源（HD-ORS）。传统工艺中，氧化镓生长往往受限于反应速率和结晶质量，而HD-ORS利用臭氧与氧气混合气体，将原子态氧密度提升至传统方法的2倍。这一突破不仅强力促进了Ga₂O向Ga₂O₃的氧化反应，还有效抑制了生长过程中易挥发的Ga₂O副产物，从而在分子线外延（MBE）和物理气相沉积（PVD）两种主流工艺中均实现了高速、稳定的薄膜生长。
在具体的生长速度上，利用HD-ORS技术的MBE工艺在仅300℃的低温下，实现了每小时1微米的超高速同质外延生长；而在PVD工艺中，该技术更促成了超过1微米/小时的高速生长，其效率接近传统MBE工艺的10倍。这种高吞吐量技术对于降低氧化镓功率器件的量产成本具有决定性意义，直接推动了产业应用的进程。
更为关键的是，研究团队攻克了氧化镓在低成本硅（Si）基板上生长的难题。通过结合RCA湿法清洗与镓原子层的朗缪尔吸着前处理技术，成功去除了硅基板表面的自然氧化膜并防止了高温下的二次氧化。这使得在2英寸硅基板上实现氧化镓的异质外延生长成为可能，并经由热处理获得了单晶结构。这一成果意味着氧化镓器件可以借助硅基板优异的热传导性，开发出更高耐压、更低成本的集成化功率器件。
除了材料生长，功率器件制造中一直存在的p型掺杂难题也取得了新进展。研究团队深化了利用NiO扩散层形成p型氧化镓的工艺，通过镍离子注入、氧等离子体退火及快速热退火（RTA）等步骤，成功构建了具有p型特性的扩散层。实验证实，该技术在氧化镓及氮化镓基板上均能形成稳定的pn结，其电流密度达到了镍肖特基二极管的2倍，为构建完整的氧化镓功率开关器件提供了关键材料基础。
日本在第三代及第四代半导体材料领域一直保持着高强度的研发投入，特别是在氧化镓这种超宽禁带半导体方面，试图通过材料生长工艺的革新来确立全球领先地位。此次名古屋大学与NU-Rei的产学研合作模式，展示了从基础理论研究到初创企业技术转化的完整链条，这种机制有助于加速实验室成果向工业化生产的转化，应对全球半导体供应链重构的挑战。
对于中国半导体产业而言，这一系列技术突破提示了功率半导体材料迭代的紧迫性。氧化镓凭借其在超高耐压和低成本硅基集成方面的潜力，有望在高压电力电子领域形成新的竞争格局。中国企业在布局碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）的同时，需密切关注氧化镓在异质外延和p型掺杂等核心工艺上的进展，提前布局相关专利与产线，以避免在下一代功率半导体技术路线上出现被动。