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近年來，半導體新興材料推陳出新，氧化鎵（Ga₂O₃）更成為科研界的一大關注重點。這種材料的應用領域非常廣泛，包括電動車、航太、通訊與能源等。中山大學晶體研究中心與臺灣應用晶體股份有限公司，共同簽訂了「大尺寸氧化鎵晶體生長」的專案合作契約書，著力於發展氧化鎵單晶塊材（bulk crystal）。
 
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）之後，氧化鎵已成為寬能隙（wide bandgap）半導體材料的研究熱點。氧化鎵的性能指標明顯優於傳統的半導體材料。它可以承受更高的電壓和臨界電場，且電力損耗只有矽的1/3400、碳化矽的1/10。更重要的是由於材料透明且可導電，氧化鎵的應用層面非常廣泛。
 
理論上生長出氧化鎵單晶塊材的熔點高且需要十天的時間，過程中還要確保晶體在高溫且密閉的長晶爐中，才能維持長時間的穩定狀態。對於半導體上游材料來說，長晶速率及穩定品質是取得成功的關鍵。雖然目前國內外都有不少研究者投入到氧化鎵磊晶薄膜的研發中，但無論是臺灣的學術界還是企業界，至今都還沒有人能夠生長出氧化鎵的單晶塊材。
 
中山大學晶體研究中心最近獲得了教育部深耕研究中心的第二期支持，該中心也是目前唯一能夠生長次世代半導體碳化矽的實驗室。去（2023）年，該中心已經成功生產出直徑六吋的碳化矽單晶塊材，並將此項技術轉給了臺灣應用晶體公司及它所屬的集團。基於此次成功的合作，臺灣應用晶體公司對於與中山大學繼續深化合作充滿信心。
 
中山大學晶體研究中心過去也曾成功生產出直徑40毫米（mm，約1.5吋）的氧化鎵單晶塊材。在未來的三年，中心也將致力於取得關鍵技術的重大突破。他們還設計了專門的長晶設備，包括完全由臺灣自製的電源供應器及電腦控制系統等，目前已有四臺六吋碳化矽長晶爐和一臺八吋碳化矽長晶爐。
 
另外，中心也已經成功生產出用於尖端醫療產品正子斷層顯影術（positron emission tomography, PET）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。目前該中心正在與美國芝加哥大學（University of Chicago）、賓州大學（University of Pennsylvania）及荷蘭飛利浦公司合作開發全身的PET設備，有望大幅縮短PET/CT檢查時間，減輕患者的幽閉恐懼症症狀。未來也將與中山大學醫學院密切合作，希望在高階醫療影像設備及醫院的建立上能有更多的貢獻。此項研究成果將為臺灣次世代半導體材料的發展鋪平道路，進一步鞏固臺灣在這一領域的領導地位。
 
新聞來源
中山新聞。（2024年1月18日）。研發6吋氧化鎵單晶塊材 中山大學助攻新興半導體技術。中山新聞。https://news.nsysu.edu.tw/p/406-1120-324645,r2910.php?Lang=zh-tw