等这届高考生毕业，氧化镓能改变世界吗？( 二 )

虽然这两个缺陷可以避免，但实际应用中仍需进一步探讨。
使用氧化镓制作的半导体器件可以实现更耐高压、更小体积、更低损耗，因此它在光电探测、功率器件、射频器件、气敏传感、光催化、信息存储和太阳能利用等都有潜在应用价值。目前为止，日盲紫外光电探测器件和功率器件（SBD、MOSFET）是氧化镓商业化趋势明朗的两个领域。
二、制备是问题
既然优势多多，那为什么这一赛道还没爆发？这是因为氧化镓的路一直卡在大规模制备这一步，随着研究深入和器件应用明朗，产业化的路逐渐铺平。
氧化镓的研究主要以应用为导向发展，而从氧化镓材料转换为芯片，与碳化硅的“衬底→外延→器件”的产业体系类似。

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氧化镓材料研究历史，制表丨果壳硬科技
衬底指的是由半导体单晶材料制造而成的晶圆，在经过切、磨、抛等仔细加工后便是芯片制造的基础材料抛光片；外延指的是在抛光后的单晶衬底上生长一层新单晶薄膜的过程，外延片相当于是半导体器件的功能性部分；器件就是能实现具体功能的某种芯片，晶圆先会经历光刻、刻蚀、离子注入、CMP、金属化、测试等工艺，再经历切割、封装等复杂工艺。
氧化镓在这一过程中，既可以充当衬底材料，也可以充当外延材料。

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不同种类晶圆优势和应用，制表丨果壳硬科技
资料来源丨公开资料
晶圆按直径分为4英寸、6英寸、8英寸、12英寸等规格，芯片是从加工后的晶圆上切割下来的，但晶圆与芯片却是一圆一方，因此只有晶圆越大才能切出更多完整的芯片。晶圆尺寸与制程也息息相关，目前14nm或更先进制程的芯片基本都采用12英寸晶圆制造，因为晶圆越大，衬底成本就越低。 [8]
因此只有当氧化镓被制成一定尺寸的晶圆，才能真正投入产业化，并且晶圆尺寸还要越做越大。
单晶生长
大尺寸高质量的β相氧化镓晶圆生产非常困难，这是因为其单晶熔点达1820℃ ，高温生长过程中极易分解挥发，容易产生大量的氧空位，进而造成孪晶、镶嵌结构、螺旋位错等缺陷，此外高温下分解生成的GaO、Ga2O和Ga等气体会严重腐蚀铱金坩埚。 [9]
氧化镓单晶生长研究最早可以追溯到20世纪60年代，制备方法主要包括焰熔法、提拉法、导模法、光浮区法、布里奇曼法。

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氧化镓单晶生长技术情况，制表丨果壳硬科技
目前国际上走得最远的是日本NCT公司，是全球氧化镓衬底的供应主力，该公司采用导模法成功生长最大6英寸氧化镓单晶，而其它方法仍然无法制造产业所需的大尺寸衬底。
但导模法制造的氧化镓患有严重的“贵金属依赖症” ，在制造过程中需要使用基于贵金属铱（Ir）的坩埚。铱元素全球储量稀少，每克铱的价格高达上千元，约是黄金价格的3倍，长晶设备中仅一个坩埚价格就超500万元。
成本对国外产业来说已是核心问题，普遍会采取增大铸锭尺寸、提高加工率、延长坩埚寿命来降低铱坩埚成本，更彻底的解决方案就是研究其他转换路线。
这对国内产业来说更是棘手问题。虽然中国镓元素储量全球第三位，高纯度氧化镓原料储备丰富，生长晶体能耗降低80% ，成品率可达50%及以上[10] ，但我国铱矿藏并不丰富，依赖进口，有断供风险。更为雪上加霜的是，坩埚易损坏且有使用次数限制。贵就造不起，高价造出来又坏不起，成了死循环。 [11]