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摘要：半导体器件的发展影响着国家安全、能源能耗及社会发展。近年来，具有耐高压、低功耗等显著优势的氮化镓等宽禁带半导体所引领的新型功率半导体市场急速增长。率先研发氧化镓的日本国家信息与通信研究院预测，氧化镓材料及相关技术未来有望突破限制传统半导体器件的极端环境，推动全新的前沿半导体器件的发展。

关键字：氧化镓、半导体器件、功率器件、极端环境、高频氧化镓晶体管

日本国家信息与通信研究院（NICT）着眼于氧化镓可应用于实现电力转换的电力设备的材料特性，于2011年率先开展研究开发。作为半导体功率器件的候选材料，氧化镓具有非常强的原子间耦合特性。

这个特征使之成为对于放射线和机械压力具有很强耐性的坚固材料。另外，即使在高达几百度的高温下，器件依然有望正常运转而不受周围环境的热能干扰，同时，由于是氧化物，所以在化学上很稳定。因此，简单地说，“坚固”的氧化镓器件不仅可以用于功率器件，还可以在非常严酷的极端环境下发挥作用。

通过实现用于无线通信的高频氧化镓晶体管，IoT有望普及使用的极端环境的代表例（NICT提供）

半导体器件广泛应用于各领域，特别在容易导致性能显著下降而无法连续使用的恶劣环境中，半导体器件的需求不断增加。在飞机、汽车引擎和发动机附近的高温环境下，如果可以即时判断情况并进行控制和通信，将有助于进一步节约能源，提升可靠性。在石油化工行业，需要能够评估接近300℃的钻机周边环境并进行通信的传感器。

此外，在充斥放射线的核反应堆和宇宙空间中，利用无需辐射屏蔽的小型设备进行监测和通信是即将到来的绿色时代和进军宇宙的紧迫课题。在这些高温、化学物质、机械压力中，“坚固”的氧化镓器件有望大显身手。

NICT在2020年首次证实氧化镓高频场效应晶体管可以在10吉赫（吉赫为10亿级单位）左右的频率上使用。1-10吉赫是目前最广泛使用的频带，如卫星广播、移动电话、无线LAN等，波长为10cm左右，可以通过小型天线进行通信，因此适合于传感器等小型IoT（物联网）设备的通信。

通过进一步发展该研究成果，未来有望突破限制传统半导体器件的极端环境，推动全新的前沿半导体器件的发展。

率先研发“氧化镓”的NICT对于半导体器件未来的预测