该研究由中山大学材料学院郑伟教授团队牵头，杭州富加镓业科技有限公司陈端阳博士、中国科学院上海光学精密机械研究所和上海市宽禁带与超宽禁带半导体材料重点实验室齐红基研究员等深度参与，中国工程物理研究院上海激光等离子体研究所隋展研究员团队共同完成。
图1 《Opto-Electronic Science》期刊封面
随着低空经济的快速发展，民用机场、关键基础设施等场景面临非合作无人机侵入等新型安全威胁，高功率微波（HPM）技术凭借其定向电磁辐射干扰能力，已成为低空安防领域极具应用潜力的核心技术路径之一。光电导半导体开关（PCSS）作为构建小型化高功率微波发射系统的核心器件，其耐压水平、能量转换效率与输出功率密度等关键性能指标，直接决定了系统的小型化程度与实用化水平。
传统光电导开关多依赖砷化镓等材料，击穿场强和高压工作能力有限；新兴氧化镓基开关虽具备超宽禁带（约4.9 eV）、高热稳定性等材料优势，但现有器件普遍采用杂质能级吸收的激发方式，存在电压转换效率低、导通损耗大的固有瓶颈。针对这一难题，郑伟教授团队原创提出并验证了基于声子辅助吸收的载流子激发新机制——通过声子耦合实现氧化镓晶体内部的高效载流子体激发，从底层物理原理上突破了电压转换效率的瓶颈，打破了行业对超宽禁带半导体光电导器件激发方式的固有认知。
图2 大功率光电导开关作为高功率微波系统的关键器件，能够用于民用机场等关键基础设施的低空安防保障。该工作使用具有高耐压优势的氧化镓制备光电导开关，并基于声子辅助吸收机制实现了高达98.93%的电压转换效率
实验结果表明，该器件性能表现卓越：在4000 V超高偏置电压、1.98 mJ激发能量下，峰值输出电压达3957 V，电压转换效率高达98.93%，接近物理理论极限；最大输出功率密度达到17.7 MW/cm²；在50 V至4000 V的宽偏压范围内，输出电压相对偏差半高宽仅3.01%，稳定性优异。上述指标代表了现有报道中氧化镓光电导开关的最优综合性能。
图3 氧化镓光电导半导体开关在50–4000 V宽偏压范围内具有优异的性能，其在电压转换效率可达98.93%，峰值输出功率密度可达17.7 MW/cm²
该成果为高功率、高效率微波系统的设计提供了全新的物理原理与技术路线，在低空安防、国防安全、特种电子等领域具有广阔的工程化应用前景，为推动高功率微波技术从实验室走向实用化装备研发奠定了关键器件基础。富加镓业在本项研究中承担了关键材料支撑工作，为研究团队提供了超高质量的铁掺杂氧化镓单晶。富加镓业将以此次国际前沿研究成果为基础，持续深化与顶尖科研机构的产学研合作，加快推进氧化镓光电器件的产业化进程，秉持"让世界用上好材料"的企业使命，为我国第四代半导体产业在高端光电器件领域的自主可控贡献核心力量。
【论文信息】
Wang Z, Zhang LX, Cheng L et al. Phonon-assisted absorption photoconductive switch. Opto-Electron Sci 5, 260011 (2026).
DOI: https://doi.org/10.29026/oes.2026.260011
收稿：2026年3月12日；接收：2026年4月29日；在线发表：2026年5月20日
产品介绍
氧化镓设备：
公司研制了国际上首台具备“一键长晶”功能的EFG设备，可以满足2-8英寸晶体生长需求，目前获得国内授权专利6项，国际授权专利4项，可提供设备及配套工艺包。公司自行研制了全自动 VB 晶体生长设备，并在国内率先突破了12英寸单晶生长技术瓶颈，实现了大尺寸 VB 法单晶制备。目前获得国内授权专利6项，国际授权专利4项，可根据客户需求提供VB设备及工艺包。
氧化镓单晶衬底：
作为中国最早投身氧化镓单晶生长研究的先行者与业界领先的供应商，我们致力于为全球客户提供卓越的氧化镓单晶衬底。我们的产品线覆盖2-8英寸26种常规性氧化镓衬底产品，并能够提供尺寸，电学性能与晶向的定制化方案，满足高质量外延片研发及批量制备需求。
氧化镓外延片：
基于成熟的 MOCVD（金属有机化学气相沉积）与 MBE（分子束外延）技术平台，我们的产品线覆盖 2-6 英寸等15种常规性氧化镓外延片产品，及定制化 MBE 氧化镓外延片产品，为客户提供 “衬底-外延”一体化解决方案。外延层生长过程采用精准的工艺控制体系，可根据客户需求定制外延层厚度、掺杂浓度、组分均匀性等关键参数，能够满足不同功率等级、不同功能类型的器件研发与生产需求。
企业简介
杭州富加镓业科技有限公司
公司成立于2019年12月31日，公司以“让世界用上好材料”为愿景，开展超宽禁带半导体氧化镓材料的产业化工作，核心产品为氧化镓单晶衬底、MOCVD/MBE 外延片、布里奇曼法（VB法）及导模法(EFG法)晶体生长装备等，为材料研制提供系统性解决方案，加速超宽禁带氧化镓产业全链路贯通，推进氧化镓材料在功率器件、微波射频器件及光电探测等领域应用。公司在氧化镓领域发展方面取得的系列重要成果已获CCTV、《人民日报》、新华网、《中国证券报》、澎湃新闻等知名媒体专题宣传报道。企业荣誉汇总： 2022年获得浙江省科技型中小企业；2023年获得国家高新技术企业；2024年获得杭州市企业高新技术研发中心及浙江省专精特新中小企业；2025年获得 ISO9001质量体系认证（编号：20225Q20294R0M）；2024年度杭州市“新雏鹰”企业；在氧化镓领域，正牵头起草氧化镓领域首个国家标准，并承担了国家发改委项目1项，国家工信部项目1项，参与了国家自然科学基金委、浙江省、上海市等国家及省部级项目3项。另外，获得国际专利授权14项（美国 6 项，日本7项，欧洲1项），国内专利授权42项，“富加镓业”商标认证注册3项，软件著作权（“一键长晶”控制软件）5项。