科技日报记者 何亮
记者25日从北京邮电大学获悉，该校物理科学与技术学院吴真平教授团队联合香港理工大学、南开大学等单位，实验验证了主流宽禁带半导体氧化镓（Ga2O3）的室温本征铁电性，这标志着我国科研人员在宽禁带半导体铁电性研究领域取得重要进展。相关研究成果发表在《科学进展》期刊上。
半导体、集成电路和芯片是极其重要的信息技术基础。氧化镓作为新一代超宽禁带半导体的“明星材料”，凭借其超宽禁带和优异的抗击穿特性，在高功率电子器件与日盲探测领域具有广阔的应用前景。
然而，要让其具备类似“U盘”一样的记忆存储功能（即铁电性），是一个科学难题。这是因为，宽禁带半导体为了保证电学稳定性，通常依赖于“刚性”的晶体结构；而铁电材料为了实现极化翻转即存储信息，则需要原子具备“柔性”的位移能力。这种结构上的天然矛盾，使得“宽禁带特性”与“铁电性”往往被认为难以兼得，也成为制约多功能电子系统发展的关键瓶颈。
面对这一挑战，北京邮电大学团队利用工业兼容的金属有机化学气相沉积（MOCVD）技术，成功制备了纯相外延氧化镓（κ-Ga2O3）薄膜，并提供了其室温本征铁电性的确凿证据——研究团队通过精密的实验表征，观测到了稳定的铁电翻转现象，测得器件具有优异的开关比和循环耐久性。总的来说，上述发现证实了在不破坏化学键的前提下，宽禁带半导体依然可以通过特殊的结构相变实现铁电功能。
据了解，该研究成果展现了宽禁带半导体特性与铁电性可以在单一材料中和谐共存，为解决长期以来的学术争议提供了明确的实验依据。此外，该研究进展也为未来的半导体技术开辟了新路径，即利用单一材料平台（氧化镓），可同时满足高功率、高耐压以及非易失性存储的需求。这为构建高功率和极端环境下信息器件的多功能集成提供了全新的材料基础和设计思路。
（图片由北京邮电大学提供）
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