在第四代半导体材料领域，一项突破性成果引发关注。中国科学院上海光学精密机械研究所联合杭州富加镓业科技有限公司，在国际上首次运用垂直布里奇曼法（VB法）成功制备出8英寸氧化镓晶体。这一成果标志着我国在氧化镓晶体规模化制备技术上取得重大进展，为超高压功率器件的国产化应用奠定了坚实基础。
作为第四代半导体的代表性材料，氧化镓因其超宽禁带（4.9eV）和高击穿场强（8MV/cm）的特性，在5G通信、新能源汽车、轨道交通等领域的超高压功率器件中具有不可替代的应用价值。相较于传统碳化硅和氮化镓材料，氧化镓器件在相同耐压条件下可实现更小的导通电阻，显著降低能源损耗。
上海光机所是国内最早开展氧化镓晶体研究的科研机构之一。研究团队与富加镓业通过产学研深度合作，重点突破了三大核心技术：自主研制的高精度晶体生长装备实现了温度场毫米级调控；开发的热场仿真系统将温度梯度控制在5℃/cm以内；独创的确定性热场设计技术使晶体生长过程完全可控。这些技术突破为VB法的大尺寸晶体制备提供了关键支撑。
回顾技术攻关历程，研究团队在2024年7月实现国内首个3英寸氧化镓晶体制备，同年12月将尺寸提升至4英寸。2025年9月，6英寸晶体的成功制备刷新了国内纪录。仅三个月后，8英寸晶体的问世直接打破国际VB法制备氧化镓晶体的尺寸纪录，标志着我国在该领域的技术水平跃居世界前列。
与传统导模法（EFG法）相比，VB法展现出显著优势：生长过程无需使用昂贵的铱金坩埚，材料成本降低60%以上；均匀的温度场设计使晶体缺陷密度下降两个数量级；柱状晶体生长模式将材料利用率从30%提升至85%；全流程自动化控制使生产效率提高3倍。这些特性使VB法成为氧化镓产业化最具潜力的技术路线。
目前，研究团队已与多家功率器件龙头企业建立联合实验室，开展材料-器件-系统的全链条验证。通过优化掺杂工艺和缺陷控制技术，8英寸晶体的载流子迁移率已达到国际先进水平。下一步，合作方将重点攻克12英寸晶体生长技术，同时开发适用于新能源汽车电驱系统的1200V/100A氧化镓MOSFET器件，推动我国功率半导体产业向高端化迈进。
