氧化镓(Gallium(III) oxide,简称Ga₂O₃)是一种具有显著应用潜力的宽禁带半导体材料,其核心特性及产业化进展如下:
一、基本特性
化学与物理性质
化学式为G₂O₃,分子量为187.44,属于无机化合物。
禁带宽度为4.7-4.9eV,远高于硅(1.1eV)、碳化硅(3.3-3.4eV)和氮化镓(3.4eV),可承受更高电场强度。
同分异构体
存在α、β、γ、δ、ε五种结晶形态,其中β-氧化镓最稳定,其次是ε和α。
二、核心优势
超宽禁带特性
适用于高电压、高功率场景,如电力电子器件(开关、变压器)和射频器件,可显著提升效率并降低损耗。
透明导电性
作为透明氧化物半导体,适用于光电子器件(如激光器、LEDs)和紫外线滤光片。
三、应用领域
功率器件
在电力电子领域用于制造高效开关、IGBTs等,解决传统硅基器件在高电压下的局限性。
光电应用
制作高亮度LEDs、激光器及光探测器,因宽禁带特性可提升发光效率和稳定性。
四、产业化挑战
成本问题
生产成本较高,需通过规模效应和技术优化降低。
产业链完善
需建立从材料到器件的完整产业链,目前示范性应用仍需扩大。
五、市场前景
作为第四代半导体材料,氧化镓在功率器件和光电领域的潜力已得到认可,但需克服成本和产业化瓶颈以实现大规模应用。

