r-GeO₂属于何种半导体？
r-GeO₂基本物理性质表
| 特性 | r-GeO₂ |
|---|---|
| 带隙 (eV) | 4.45~4.77（实测） |
| 击穿电场 (MV/cm) | |
| 电子迁移率 (cm²/Vs) | |
| 空穴迁移率 (cm²/Vs) | |
| 热导率 (W/m K) | |
| 平均热膨胀系数 (/K)（室温 -600℃）（(001) 晶面） | 3.9×10⁻⁶（实测）* |
| Baliga 优值（Si=1） | |
| 维氏硬度 (Hv)（(110) 晶面） | 1610（实测）* |
| 杨氏模量 (GPa) | 293GPa（实测）* |
（文献中的带隙值为 4.85–5.63)
*n=1.
留空的物性数值目前正在测量中。一旦获得可公开的数据，我们将及时更新。
r-GeO₂的特性
・高压、低损耗
高击穿电场确保在高压环境下仍能稳定运行，显著降低电力转换过程中的能量损耗。这有助于提高系统效率并抑制发热。
・紧凑轻量化
低损耗特性实现器件微型化，直接助力终端产品节省空间与减轻重量。这增强了设计灵活性，并推动新型应用的开发。
・环保型制造工艺
GeO₂的制造工艺与SiC的升华法（需2000℃以上）不同，可在低于1000℃的薄膜沉积温度下生产。该工艺还无需昂贵的真空环境，显著降低能耗，具有环保特性，并有助于降低制造成本。此外，该材料硬度低于SiC，且不具备氧化镓般的解理特性，使器件制造更为简便。这显著提升了器件制造良率并有效降低了生产成本。
・高品质晶体
可制造大块晶体，并通过同质外延生长获得高品质晶体薄膜。
・助力节能社会建设
降低电力转换过程中的能量损耗，有助于减少二氧化碳排放，推动可持续低碳社会的实现。
・开辟全新应用领域
该技术实现了传统半导体难以实现的大功率、高电压功率控制，推动工业、交通等多个领域实现技术创新。
r-GeO₂半导体的未来挑战
建立p型导电的验证与控制技术
・虽然理论上p型和n型导电均有可能，但p型导电的实验验证仍面临重大挑战。
・目前虽有报道证实n型导电现象，但p型导电仍处于确认其可能性的电学特性阶段。需全面验证两种极性，并开发能稳定实现与控制的掺杂技术。
提升击穿电压与可靠性
・功率半导体需具备高可靠性以承受高电压控制时的电气击穿。
・r-GeO₂具有极大带隙（4.7 eV），暗示其具备高击穿电压潜力。然而，建立抑制击穿现象的技术，并在实际器件运行中防止物理损伤仍面临挑战。
薄膜沉积技术与高品质晶体生长
・制造半导体器件时，必须掌握高品质薄膜沉积技术和缺陷极少的单晶生长技术。
・对于新型材料r-GeO₂，必须优化适用于量产且质量稳定的专有薄膜沉积工艺，并确保与基底材料的兼容性。
器件结构优化与评估
・在确认材料基本特性后，需设计制造晶体管等器件结构，并详细评估其电学特性。
・确立能最大化理论潜能的最佳器件结构与工艺技术，是实现实用化的关键。通过攻克这些挑战，r-GeO₂有望超越SiC、GaN等现有宽禁带半导体，作为终极节能器件应用于输电、电动汽车等领域。
r-GeO₂衬底实际应用中的挑战
・需要至少6英寸的大直径衬底。
为使功率器件制造商能够使用r-GeO₂衬底生产功率器件，必须提供尺寸适配现有生产设备（6英寸及以上）的r-GeO₂衬底。
・向6英寸独立衬底（体衬底）的过渡存在困难。
要获得6英寸r-GeO2独立衬底，需生长直径达100毫米以上的单晶锭。然而当前单晶直径仅约5毫米，实现6英寸基板需漫长研发周期。加之原料锗价格飙升，即便成功制备6英寸r-GeO₂独立基板，基板成本降低仍面临挑战。
・适用于大面积制造与低成本生产的硅基底GeO₂
若能在廉价硅基底上异质外延生长单晶r-GeO₂薄膜，可大幅减少二氧化锗原料消耗。这使得新一代半导体r-GeO₂基底的制备成本低于现有碳化硅基底。此外，通过在硅衬底上采用导电材料作为缓冲层——这是实现r-GeO₂单晶薄膜异质外延生长的关键——我们致力于实现硅衬底上的GeO₂。这将促进垂直器件结构的实现，该结构是功率器件中的常见配置。
・用于超高性能功率器件的半英寸r-GeO₂悬浮衬底
目前正致力于开发尺寸达半英寸（0.5英寸）的r-GeO₂悬浮衬底。除满足高校及研究机构的基础科研需求外，该悬浮衬底凭借其卓越的晶体质量，有望应用于传统材料难以企及的领域，例如超高电压功率器件及抗辐射功率器件。
预期应用领域
电动汽车（EV）/轨道交通
功率转换效率的提升有助于延长电动汽车续航里程、缩短充电时间，并实现逆变器的小型化与轻量化。该技术同样应用于轨道车辆的电力系统。
可再生能源
应用于太阳能和风力发电的电力调节器，最大化转换效率并降低传输损耗，从而加速清洁能源的普及。工业设备
工业设备
应用于工厂内的电机控制和供电设备，助力实现全系统节能。
数据中心
应用于数据中心的服务器电源，助力实现全系统节能。
家用电器
内置于空调、冰箱等家电的变频器中，显著降低能耗。助力实现更高性能、更环保的家用电器。
各类电源设备
从智能手机充电器到工业电源，我们通过实现所有电源转换设备的高效率与小型化，推动能源利用的优化。