半导体材料是信息技术产业的基石。从以硅（Si）为代表的第一代半导体、以砷化镓（GaAs）和磷化铟（InP）为代表的第二代半导体，到以碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）为代表的第三代宽禁带半导体，材料体系的迭代始终驱动着电子器件性能的跨越式发展。近年来，氧化镓（Ga₂O₃）与金刚石因其超宽禁带、高击穿场强及优异的极端环境稳定性，被公认为“第四代半导体”的核心材料体系，在高压大功率电子器件、日盲紫外探测及量子信息等领域展现出广阔应用前景。

本团队围绕氧化镓与金刚石两类超宽禁带半导体，构建了“外延薄膜生长—电学调控—器件构筑—机理解析”全链条研究体系，致力于突破材料本征物理极限与器件性能瓶颈。

氧化镓方面，团队聚焦高质量外延薄膜的精准制备与电学性能调控。依托分子束外延（MBE）、化学气相沉积（CVD）及磁控溅射等技术，实现低缺陷密度、高均匀性单晶薄膜的可控生长；系统研究n型掺杂机制、载流子输运行为及缺陷能级分布，重点解决杂质补偿、深能级缺陷及界面态对器件性能的影响。在器件层面，围绕高压功率器件与日盲紫外探测需求，开展结构设计与性能优化，致力于提升击穿电压、抑制漏电流、增强器件稳定性。团队近期在非故意掺杂氧化镓薄膜中实现了171 cm²/(V·s)的电子迁移率和8.5×10¹5 cm⁻³的低背景载流子浓度，电学性能达到国际先进水平。

金刚石方面，团队依托微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）技术，开展大尺寸多晶金刚石和高质量单晶金刚石的可控制备。在金刚石半导体方面系统研究掺杂机理与高迁移率调控方法，近期实现了1650 cm²/(V·s)的室温空穴迁移率，为高性能p型导电金刚石奠定材料基础。同时，充分发挥金刚石超高热导特性，发展面向高功率芯片的先进散热材料与界面热管理结构，有效缓解器件热积累问题。团队还积极拓展金刚石在辐射探测、量子传感等前沿领域的应用。

异质集成方面，针对氧化镓热导率低、难以实现p型掺杂等瓶颈，团队重点发展氧化镓/金刚石异质集成新体系。通过界面结构设计与能带调控，构建p型金刚石/n型氧化镓异质结，探索高性能整流与功率器件新结构；系统研究界面缺陷、能带对齐及载流子输运机制，结合界面热输运分析，揭示电学性能与热管理能力的协同调控规律，实现“导电—散热”一体化优化。该方向致力于通过异质集成与多物理场耦合调控，为下一代高压、大功率、高可靠性电子器件提供新材料体系与新器件架构。