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王宏興，教授/博士生導(dǎo)師，西安交通大學(xué)電子物理與器件教育部重點實驗室主任，美國電氣學(xué)會（IEEE）、日本應(yīng)用物理學(xué)會（JSAP）、日本電氣學(xué)會（IEEJ）、美國顯示學(xué)會（SID）和美國化學(xué)學(xué)會（ACS）委員、陜西省真空學(xué)會理事長。獲國家科技進(jìn)步三等獎1項。近幾年，在Carbon、Appl Phys Lett、Diam Relat Mater、Optical Express、Laser & Photonics Reviews等國際著名期刊發(fā)表論文120余篇。申報相關(guān)國際、國內(nèi)發(fā)明專利100余項，并逐步把專利上升為行業(yè)或國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。所在的學(xué)科為國家雙一流學(xué)科，2017年被評為國家A-學(xué)科。
研究方向
1. 大面積、高質(zhì)量寬禁帶半導(dǎo)體材料的研究；
2. 電子器件級高質(zhì)量寬禁帶半導(dǎo)體單晶薄膜及摻雜方法的研究；
3. 高溫、高效、大功率微波及電力電子器件的研究；
4. 基于寬禁帶半導(dǎo)體的傳感器和成像探測器的研究；
5. 新型化學(xué)氣相沉積（CVD）系統(tǒng)等關(guān)鍵設(shè)備的研制；
6. 微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）結(jié)構(gòu)與器件；
7. 金剛石NV量子相干調(diào)控。
自主研發(fā)，從未停止
王宏興教授長期從事寬禁帶半導(dǎo)體材料、器件、設(shè)備的研發(fā)，早期曾在日本德島大學(xué)酒井士郎教授團(tuán)隊參與氮化鎵MOCVD生長技術(shù)的研究，成功開發(fā)出單片和六片MOCVD，研發(fā)出了高亮度的氮化鎵LED，并被日本豐田合成等公司量產(chǎn)。
同時，參加了日本產(chǎn)、學(xué)、研聯(lián)合研發(fā)與量產(chǎn)大面積單晶金剛石襯底的項目，負(fù)責(zé)開發(fā)出兩種類型六種系列MPCVD設(shè)備和工藝，量產(chǎn)了1英寸單晶金剛石襯底。2013年9月以國家特聘專家回國在西安交通大學(xué)成立“寬禁帶半導(dǎo)體研究中心”，主要從事單晶金剛石設(shè)備、材料和器件的研發(fā)。實現(xiàn)寬禁帶半導(dǎo)體從材料生長、器件設(shè)計、性能表征整個平臺的建設(shè)。
MPCVD生長設(shè)備 圖源：西安交大官網(wǎng)
十年磨劍，打破封鎖
作為第三代半導(dǎo)體材料的代表，金剛石半導(dǎo)體又被稱為終極半導(dǎo)體。
“金剛石半導(dǎo)體具有超寬禁帶（5.45eV），高擊穿場強(qiáng)（10MV/cm）、高載流子飽和漂移速度、高熱導(dǎo)率（22W/cmK）等材料特性，以及優(yōu)異的器件品質(zhì)因子。” 西安交通大學(xué)王宏興教授介紹，“為此，采用金剛石襯底可研制高溫、高頻、大功率、抗輻照電子器件，克服器件的‘自熱效應(yīng)’和‘雪崩擊穿’等技術(shù)瓶頸，在5G/6G通信，微波/毫米波集成電路，探測與傳感等領(lǐng)域發(fā)展起到重要作用。”
但是，全世界金剛石電子器件的發(fā)展都受限于大尺寸、高質(zhì)量的單晶襯底的難題限制。
10年前，我國在大尺寸單晶金剛石方面的研發(fā)幾乎是空白。2013年，作為西安交大引進(jìn)的國家級特聘專家人才，王宏興組建了西安交大寬禁帶半導(dǎo)體材料與器件研究中心，帶領(lǐng)團(tuán)隊科研人員開始攻關(guān)，歷經(jīng)10年潛心研發(fā)，目前已形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的金剛石半導(dǎo)體外延設(shè)備研發(fā)、單晶/多晶襯底生長、電子器件研制等系列技術(shù)，已獲授權(quán)48項發(fā)明專利。
王宏興教授（右三）與團(tuán)隊成員在討論研發(fā)中的問題
2024年，西安交通大學(xué)王宏興教授團(tuán)隊采用自主研發(fā)技術(shù)，成功實現(xiàn)2英寸異質(zhì)外延單晶金剛石自支撐襯底的量產(chǎn)。
2英寸異質(zhì)外延單晶金剛石自支撐襯底照片
“大尺寸單晶金剛石生產(chǎn)設(shè)備和高質(zhì)量單晶金剛石襯底的制備技術(shù)，是我們需要攻克的關(guān)鍵技術(shù)，以打破國外的封鎖。” 王宏興如是說。
廣泛合作，促進(jìn)量產(chǎn)
王宏興團(tuán)隊采用微波等離子體化學(xué)氣相沉積（MPCVD）技術(shù)，成功實現(xiàn)2英寸異質(zhì)外延單晶金剛石自支撐襯底的批量化，并通過對成膜均勻性、溫場及流場的有效調(diào)控，進(jìn)而提高了異質(zhì)外延單晶金剛石成品率。其襯底表面具有臺階流（step-flow）生長模式，可降低襯底的缺陷密度，提高晶體質(zhì)量。XRD（004）、（311）搖擺曲線半峰寬分別小于91arcsec和111arcsec，各項指標(biāo)已經(jīng)優(yōu)于國外最好的水平達(dá)到世界領(lǐng)先水平。
異質(zhì)外延金剛石光學(xué)顯微鏡照片（a）放大100倍（b）放大500倍
王宏興帶領(lǐng)團(tuán)隊在實驗室研發(fā)攻關(guān)的同時還與國內(nèi)相關(guān)大型通信公司、中國電子科技集團(tuán)相關(guān)研究所等開展金剛石半導(dǎo)體材料與器件研發(fā)應(yīng)用的廣泛合作，促進(jìn)了金剛石射頻功率電子器件、電力電子器件、MEMS等器件的實用性發(fā)展。
據(jù)了解，王宏興團(tuán)隊生產(chǎn)的單晶金剛石器件已經(jīng)廣泛應(yīng)用于我國5G通訊、高頻大功率探測裝置產(chǎn)品中。
參考來源：
西安交通大學(xué)官網(wǎng)，中國科學(xué)報
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/輕言）
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