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中山大學與台灣應用晶體合作 研發6吋氧化鎵單晶塊材

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國立中山大學18日表示,中山晶體研究中心與台灣應用晶體公司及其所屬集團,簽訂「大尺寸氧化鎵晶體生長」專案合作契約書,由台灣應用晶體集團挹注5千萬元,投入氧化鎵單晶塊材(Bulk Crystal)研究,目標是在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。

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。

周明奇表示,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,其中,氧化鎵因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。

他說,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。

周明奇強調,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,他說,憑藉多年長晶經驗,該中心也設計長晶設備,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。

周明奇表示,晶體中心也成功生長出用於尖端醫療產品正子斷層顯影術(PET ,Positron Emission Tomography)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。

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