北京市第三代半导体材料及应用工程技术研究中心，定位于首都第三代半导体新材料、新器件和新应用的工程化研究平台，解决该领域的行业共性关键技术，为企业提供全方位的技术服务，加速企业核心技术开发进程；建立基于自主知识产权的GaN光电器件和功率器件技术平台和示范，探索GaN光电器件在半导体照明、可见光通信、芯片高速光互联、光存储等应用领域的创新应用；形成第三代半导体技术研究和产业人才的培养基地。推动北京市节能减排、产业转型升级、经济发展方式转变，提高行业的整体技术竞争力。北京市第三代半导体材料及应用工程技术研究中心自2014年成立以来共承担纵向项目88项，项目累计合同金额1.9亿元，其中国家重点研发计划（863、973、科技支撑等）20项，院部级项目13项，省级项目33项；承担横向项目14项，累计合同金额近千万；共申请专利130项，专利授权68项；发表SCI文章113篇；“低热阻高光效蓝宝石基GaNLED材料外延及芯片技术”获2014年国家技术发明二等奖，“氮化镓基紫外与深紫外LED关键技术”获2015年国家科技进步二等奖。

　　目前中心在第三代半导体材料的材料生长、器件制备、封装应用、装备制造及产品检测分析等方面具备坚实的研究基础。设备完善，具有研发能力与工程化示范能力的柔性工艺线，开发的垂直、正装、倒装等结构的先进芯片技术处于国际先进、国内领先水平。同时检测中心通过CNAS17025认可，具有为研发和工程化技术开发提供测试分析全方位服务的能力。总装备已超过4000万元，重点包括MOCVD材料生长设备、感应耦合等离子刻蚀、离子束溅射、电子束蒸发、PECVD等第三代半导体核心材料与器件制备的关键工艺设备。

　　白光半导体照明方向

　　引领未来的前沿技术开发、支撑产业发展和产业化技术的工程化示范全面展开。以HVPEGaN自支撑衬底为主线，制备的自剥离GaN衬底材料，XRD衍射半峰宽105弧秒处于国际先进水平地位；垂直结构LED突破关键工艺技术，完成工艺优化和工程化验证，研制出具有自主知识产权的低电压垂直结构LED。在350mA注入电流下正向工作电压小于2.8V，反向电压-5V条件下反向漏电流2-3nA，脉冲饱和电流超过4A，稳态饱和电流超过2A，1500小时老化测试，器件光通量衰减小于4%；自主研制的图形衬底制备技术,具有完全的自主知识产权，已完成工程化验证，形成了产业化的图形衬底制备技术。自主开发的GaN基大功率LED外延技术，已步入国际产业化的高端技术水平，发光效率已超过160lm/W。拥有MOCVD设备系统设计和制造关键技术，研制出一次生长48片2英寸GaN外延片的生产型MOCVD设备，其外延生长的GaN材料具有良好的晶体质量。

　　成果转化方面，将自主研发的GaN基LED外延片技术进行技术转移，与江苏省扬州经济开发区合作成立了“扬州中科半导体照明有限公司”，为引领未来的技术产业化验证搭建了良好的平台。将自主研发的MOCVD第三代半导体材料外延设备制造技术转移至广东省中科宏微半导体设备有限公司。与南京市汉德森科技股份有限公司、广州市鸿利光电股份有限公司、佛山市国星光电股份有限公司等多家企业进行研发合作，将研发技术应用于多项国家重大工程中,如广州地铁LED绿色节能示范工程、国家奥林匹克体育场——鸟巢照明系统工程改造、上海世博会中国馆、荷兰馆、卢森堡馆以及广州亚运会主会场照明等，节能效果显著。

　　紫外材料及器件方向

　　基于AlGaN半导体材料的紫外发光二极管(UVLED)和紫外激光二极管(UVLD)在杀菌消毒、聚合物固化、生化探测、非视距通讯及特种照明等领域有着广阔的应用前景。相比于传统紫外光源汞灯，UVLED/LD有着无汞环保、小巧便携、低功耗、低电压等许多优势，估计其相关市场规模可高达数十亿美元。当前GaN基蓝光LED日渐成熟和商业化，可见光LED的市场竞争也愈发激烈而趋近“红海”，更短波长的紫外LED这一“蓝海”开始受到人们更多的重视。AlGaN基紫外LED近年来技术发展和市场成长都非常迅速，成为LED领域的一个高附加值增长点。

　　中心在前期承担国家863项目的基础上，持续深入开展紫外LED/LD的关键技术研究，突破了核心材料和器件制备技术，开发出250-400nm波段的紫外LED，研制出国内首支毫瓦级深紫外LED管芯，材料和器件综合指标一直保持国内最好水平，高Al组分材料质量位于国际最好水平；研发出国内第一支深紫外毫瓦级LED并始终保持效率领先；国内首次实现了GaN基蓝光激光器，首次实现室温近紫外377nm和深紫外UVB、UVC的激光器光泵浦激射，保持着紫光激光器的领先优势；并积极推进核心技术的产业化。

　　光伏新能源方向

　　面向国家节能环保领域以及未来高效低成本光伏器件需求，结合第三代光伏纳米科学与前沿技术，承担了科技部973项目以及国家自然基金项目，研制出基于纳米结构硅材料的新型光伏器件。该技术利用化学组装湿法腐蚀低成本工艺，与目前晶硅产业工艺完全兼容，快速制备纳米级陷光绒面，极大改善了光伏电池光子捕获能力，减少了光学损失并改善了电学损失，制备出的纳米硅光伏电池转化效率相对于现有产业技术有明显改善。正在进行技术转移及推广工作。

　　氮化物功率器件方向

　　电力电子器件的主流是基于硅材料的MOSFET、IGBT和晶闸管等器件。经过近60年的演进，硅基器件已经取得了长足的发展，其器件性能已经逐步逼近其材料的理论极限。若要进一步提升器件性能，则需诉诸于更优越的半导体材料。GaN材料和器件是电力电子行业未来的发展方向，会极大的提高电力电子器件的效率。由于来自应用市场的成本压力，以及同硅基器件的激烈竞争，用于电力电子市场的氮化镓电子材料产业化的前提条件是有效降低生产成本。提高氮化镓开关器件在电力电子行业的渗透率的关键是其成本能够和硅基的开关器件相比拟。实现这一目标的核心就是基于大尺寸Si衬底的氮化镓外延材料，突破在大尺寸Si衬底上生长GaN材料这一世界性难题。为此我们开展基于大尺寸Si衬底上高质量氮化物的外延生长，有效地解决了大尺寸Si衬底上氮化物的开裂及晶体质量等问题。研制出满足器件性能参数的结构材料，材料性能及参数达到国内一流水平。

　　针对移动通信系统高效率、宽频带、超高频需求，开展SiC衬底上氮化物射频功率器件的研发。研究半绝缘SiC衬底上高均匀性、高耐压、低漏电GaN基异质结构外延生长。已研制出满足超高频率、大功率器件用氮化物结构材料，载流子浓度在1E13以上，载流子迁移率达2791cm2/VS，材料性能及参数达到国际一流水平。

　　氮化物绿光激光器方向

　　面向激光照明、显示、水下通讯等应用需求，开展氮化物绿光激光器的研究。研究高In组分、高效率的激光器量子阱材料，引入p-AlGaN/GaN超晶格上光限制层结构，有效改善了高铝p型限制层厚膜的开裂问题，提高激光器的光学增益，降低了材料中的光学损耗，改善了其阈值电流密度。使用非对称光波导折射率分布，从而使光模偏向n极一侧，解决高的光吸收率。利用变程跳跃的物理机制，增加载流子隧穿，并探索新的界面调控方法，掌握低电阻的p型欧姆接触技术。在400KW/cm2的激光注入条件下，获得激射峰值波长528.3nm的绿光激射谱。