近期，光電工程與儀器科學(xué)學(xué)院黃火林教授團隊在第三代半導(dǎo)體氮化鎵（GaN）磁傳感器領(lǐng)域取得重要進展，在國際上率先研制出可穩(wěn)定工作在1.9 K~673K極寬溫度范圍的三維磁傳感器芯片，并進一步開發(fā)出高精度國產(chǎn)磁檢測儀器及系列下游產(chǎn)品。該技術(shù)突破了傳統(tǒng)磁傳感器高溫失效、線性度誤差大、工作帶寬小等行業(yè)瓶頸，為航空航天、深海探測、智慧醫(yī)療、智能制造、機器人等領(lǐng)域的高精度磁場探測、目標(biāo)追蹤、速度/位移感知、電流檢測提供了突破性解決方案。

磁傳感器作為工業(yè)控制、汽車電子、海地勘測、航空航天和電力系統(tǒng)領(lǐng)域的核心元器件，長期面臨溫度工作范圍窄以及空間感知局限兩大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的Si、InSb、GaAs磁傳感器工作溫度普遍低于150℃，高溫環(huán)境無法工作或者溫漂大導(dǎo)致檢測精度低，無法滿足極端環(huán)境應(yīng)用需求；現(xiàn)有技術(shù)多局限于單軸磁場檢測且探頭體積較大，難以實現(xiàn)狹小空間三維空間磁場矢量精準(zhǔn)檢測。

GaN具備耐高溫、耐高壓、抗輻射等先天材料優(yōu)勢，大連理工大學(xué)團隊歷時十余載攻關(guān)，采用結(jié)構(gòu)設(shè)計-制備工藝-電路算法協(xié)同創(chuàng)新路線，創(chuàng)新性地提出基于電子高限域性理論設(shè)計的GaN量子阱結(jié)構(gòu)，并進一步突破原子級表/界面精準(zhǔn)構(gòu)筑關(guān)鍵工藝，成功開發(fā)工作溫度范圍（1.9 K~673K）和磁場檢測范圍（優(yōu)于6個數(shù)量級）“雙寬”、高線性度（＜0.5‰）、低溫漂（＜150ppm/K）、抗輻照的三維磁傳感器芯片技術(shù)，關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)已通過中國計量院鑒定認證，已經(jīng)在多個行業(yè)頭部企業(yè)和高新技術(shù)企業(yè)開展應(yīng)用驗證。

團隊面向國產(chǎn)芯片國家重大戰(zhàn)略需求，開展了下一代寬禁帶半導(dǎo)體功率電子、智能感知、記憶存儲及儀器制造等系列研究，取得了一系列原創(chuàng)性科研成果并在多家頭部企業(yè)實現(xiàn)應(yīng)用推廣，為新能源汽車、智慧醫(yī)療、電力系統(tǒng)安全監(jiān)測等領(lǐng)域提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。團隊已經(jīng)累計承擔(dān)國家科技部、基金委及其他各級科研項目30余項，獲得省市級以上科技獎勵3項，發(fā)表高水平學(xué)術(shù)論文120余篇，擁有美國/國內(nèi)發(fā)明專利70余項。在各級項目支持下，團隊聚焦高可靠性增強型氮化鎵功率開關(guān)器件關(guān)鍵技術(shù)以及高端傳感器芯片與儀器制造技術(shù)兩個方向，繼續(xù)為擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的高端芯片與儀器國產(chǎn)替代貢獻力量。

來源：大連理工大學(xué)新聞網(wǎng)