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《科儀新知》244 期,從神山到長青,半導體的永續之路:「化合物半導體驅動材料新革命」專題

2025/10/09

近年來,化合物半導體被視為引領新世代電子與光電產業發展的關鍵材料。相較於傳統矽基半導體,其具備高頻、高功率、高效率與耐高溫等優異特性,已廣泛應用於高速通訊、車用電子、再生能源、5G/6G、人工智慧及先進感測器等前沿領域。隨著全球能源轉型與永續發展的浪潮加速,如何突破材料侷限、實現高效能且低能耗的元件與系統,成為當前學術研究與產業創新的核心課題。為此,本刊特邀國立陽明交通大學電子研究所洪瑞華講座教授擔任「化合物半導體驅動材料新革命」專題客座主編,集結國內外頂尖學者與專家,分享化合物半導體領域的重要成果與研究洞見,期能促進學術與應用的深度交流,為臺灣在全球半導體研發版圖中注入持續前進的動能。

本期人物專訪,榮幸邀請到臺灣化合物半導體研究先驅──國立成功大學電機工程學系王永和特聘教授。王教授師承眾多名師,包含前國立交通大學校長、美國國家工程院外籍院士–張俊彥教授、分子束磊晶 (molecular beam epitaxy, MBE) 技術創始人卓以和 (Alfred Y. Cho) 教授等,奠定深厚研究基礎。同時王教授是國研院創院至今唯一獲聘續任的院長,專訪內容亦帶領讀者認識王教授如何以遠見與魄力推動行政與科研。

專題內容首先由國立陽明交通大學電子研究所-洪瑞華講座教授團隊為讀者介紹「P 型氧化鎵磊晶膜及功率二極體應用之研究」,採用磷離子佈植技術成功實現P型氧化鎵之研製,為未來高效能氧化鎵功率元件開發奠定基礎。國立成功大學智慧半導體及永續製造學院-許渭州院長團隊「利用非真空噴霧式化學氣相沉積法製作具有 δ-摻雜通道之 β-氧化鎵金屬-氧化物-半導體場效應電晶體」,以非真空製程的噴霧式化學氣相沉積(Mist-CVD)技術,於c面藍寶石基板上異質磊晶生長單晶β-氧化鎵,並首次導入錫 δ 摻雜技術,成功製作出金氧半場效電晶體。國立成功大學及元智大學-李清庭名譽講座教授,對於「氮化鎵基金氧半高電子遷移率電晶體及積體電路的製作及特性研究」以創新的低溫氣相冷凝系統及光電化學氧化/蝕刻系統製作高性能的空乏型及增強型氮化鎵基金氧半高速電子遷移率場效電晶體,並整合此兩種型態的電晶體完成互補式金氧半場效電晶體積體電路。

其後國立中興大學精密工程研究所-劉柏良教授團隊透過「探索材料的微觀世界:用第一原理計算打造更靈敏的氣體感測『電子鼻子』」以第一原理計算研究 ZnO 與 ZnGa2O4 在吸附 NOx 分子後的表面電子特性,並發現銀修飾能顯著提升 ZnO 電子轉移能力,為高靈敏度氣體感測器設計提供理論依據。國立暨南大學武東星校長針對「氧化鎵基半導體材料於非酶性生醫感測器之應用探索」,利用多種製程技術製備高品質氧化鎵及其衍生複合薄膜,並系統性探討其於非酵素型生醫感測器的應用潛力。國立清華大學材料科學工程學系-朱英豪講座教授團隊:「新穎準二維半導體製備與特性調控」一文,主要介紹探討準二維半導體- BOSe 於材料成長、元件整合與特性調控的可行性與發展,該團隊利用脈衝雷射沉積法成功開發出 BOSe 薄膜,可迅速調控準二維材料的組成與結構。

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