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镓，天然光下呈现出灰蓝色与银白色。国际罕见的在常温下以液体方式存在的金属。镓虽熔点很低，但沸点很高。

镓在天然界中存量很少，国际探明储量23万吨，全球镓资源储量潜力大致在100万吨左右。我国探明储量19万吨，绝大部分散布在四川、贵州、江西和山西四省，四川省的探明储量达12吨，占比达63%。

镓在天然界中以伴生的形状存在，首要与铝土矿、铝锌矿、锡矿伴生。它的提取办法有碳酸石灰法、汞齐电解法、萃取法和树脂吸附法等。吸附提镓工艺对氧化铝的出产没有任何影响，对环境的要求也不高。

我国是镓最大的出产国、消费国、出口国。原生镓的出产活动90%发生在我国。数据显现，2022年我国原生镓产值约606吨。前1-11月，我国累计出口镓产品89.35吨。可是这些年来，粗镓的价格一向在跌落中。首要原因仍是产能过剩，究竟咱们是国际最大的电解铝出产国，镓的产值也天然成为国际最大的。另一个原因是再生镓技能的开展，日本的再生镓已占其运用量的一半。上一年我国再生镓产值也超越40吨。

镓的运用极端广泛，现已进入了咱们的日常日子，常见的是节能灯、手机射频元件，它们用的都是砷化镓制作；近来有一些小体积大功率的手机、电脑充电器，它们用的是氮化镓功放；最近火爆的新能源车，它们的逆反器用的也是氮化镓资料；此外5G基站用的不是砷化镓便是氮化镓。

但镓的运用范畴远不止这些。镓是出产砷化镓、氮化镓、磷化镓及铜铟镓硒的必要质料，下流产品首要有半导体资料、半导体发光元件、集成电路、晶体管、射频器材（运用于5G、国防通讯等）、功用组成资料、温度计、CIGS薄膜太阳能电池等。

现在金属镓消费会集在砷化镓、高功能磁材、化合物半导体以及产业链的延伸产品上。可是跟着第三代半导体的开展，特别是氮化镓的开展，镓资料已开端运用于高温、高频、抗辐射等大功率器材。

氮化镓已开展20多年，尤其是在军工范畴，氮化镓禁带宽度是3.39eV，而砷化镓我行我素1.6eV，这个相差可不是2倍、3倍这么简略。咱们知道，砷化镓是制作5G基站的要害资料，那么氮化镓呢？它就可发生杂乱微波、毫米波收发元器材，也便是咱们常叫说的T/R组件。当然，T/R组件里不止只要氮化镓射频组件，还有大功率氮化镓开关管。

与第二代半导体资料砷化镓工作温度在250℃比较，第一代半导体硅资料在150℃左右，而氮化镓的温度在350℃。需求留意的是，氮化镓这儿温度指的是它作为芯片工作温度，在这样的高温下,它能完结1000次循环，并坚持0到1状况之间切换的稳定性。高于350摄氏度时,作为存储器的氮化镓芯片将失去了回忆效应。可是假设将氮化镓作为大功率开关管或射频元器材，这时它的最高温度将可远远超越这个温度。

氮化镓在军工范畴的运用远不止射频元器材或大功率开关管。听说有一种氮化镓复合资料，它能够与金属钒协作，经过氮化镓复合资料的电流改变搅扰、吸收外界电磁波，并且能够操控机身温度，就此两项，即可让物体完成全向的电磁隐身与红外隐身。

但这些还我行我素揭露报导的，第三代半导体资料氮化镓的才能远不止这些。

氮化镓的功能已是鹤立鸡群，可是它还不是最强的。国际最强半导体资料就现在的目标而言，是氧化镓。

氧化镓的禁带宽揭露报导是4.9eV，上面说到，砷化镓的禁带宽为1.6eV，氮化镓是3.36eV。另据报导，硅的禁带宽为1.1eV，假设干瘦的数字欠好比较，那咱们就打一个比方：假设4.9eV与3.36eV相差的是一英里的话，那么4.9eV与1.1eV的间隔便是一个马拉松。

可是报导中的氧化镓4.9eV的禁带宽并不是它的实践数据，保卫在其时实验室条件下还无法勘探氧化镓禁带宽度鸿沟。关于半导体资料禁带宽检测，一般在为15到20微米半导体资料上进行，保卫氧化镓才能强，这么大的面积底子无法检测到鸿沟，因而降至600纳米，探到的数值为近5eV，但据计算，其时实验内部或许到达8eV，并且这还不是它的鸿沟。也便是说，在禁带宽度方面，氮化镓与氧化镓的间隔有好几个马拉松。2017年时，美国空军研讨实验室还展现了1千兆赫时，脉冲射频功率输出密度超越每毫米500毫瓦的状况，最大振动频率挨近20千兆赫。标明氧化镓的JFOM显着优于氮化镓。

美国2022年把氧化镓列入出口控制，其时他们看到的不是氧化镓的禁带宽度，而是氧化镓的耐高压。

与氮化镓历经20年才到达每厘米8兆伏不同，氧化镓第一次测验内部电场峰值就至少到达了每厘米5.3兆伏。需求留意的是，它的数据也是在600纳米条件下完成的。

在实验中，氧化镓在运用过程中几乎没有能量损耗，并且如同一向于敞开状况。这或许源于栅极-漏极空隙一般只要15到20微米，这让它的寄生电阻很小，小到能够疏忽。2017年的时分，氧化镓的耐压实验已达600伏，这个电压，氮化镓用了二十多年。

可是想要做第四代中最强的半导体，单有禁带宽与耐高压是不行的。

氧化镓能够经过掺杂的办法，在氧化镓中参加电荷载流子，使其更具导电性。并且这个掺杂与硅资料掺杂有极大相似性。关于硅，能够运用离子注入法，然后退火处理，在晶体中掺杂磷（以增加自在电子）或硼（以减去自在电子），然后使电荷能够自在移动。关于氧化镓，能够用相同的办法在晶体中掺杂硅来增加电子。这个办法只要氧化镓能做，像其它的四代半导体金刚石等则会引起电荷卡死，进步不良率。

氧化镓还有一个特性是其它半导体资料不具有的。那便是它的晶棒也能够用硅资料生成化制作，这有利于大幅度下降氧化镓的出产成本。氧化镓现在有三种形状，分别是β、ε、α。沾沾自喜β-氧化镓具有杰出的热稳定性，因而能够运用很多的商业技能来制作，包含用于制作硅片的提拉法。也能够运用“边际界说、薄膜馈电晶体成长”技能来出产β-氧化镓晶圆。乃至能够运用可高度扩展的笔直坩埚下降技能成长晶体。

氧化镓后边这两个特性很重要，这让它可借用各式各样的既有商业光刻和加工技能。这两点，其它半导体做不到，包含氮化镓。除碳化硅（SiC）以外，其他一切新式宽带隙半导体有必要成长在另一种资料盘中，比方氮化镓一般依托杂乱的工艺在硅、碳化硅、蓝宝石基底上成长，保卫基底的晶体结构显着不同于氮化镓的晶体结构，这种差异会形成基底和氮化镓之间的“晶格失配”，然后发生很多缺点。这样芯片的良率下降，并且出产成本也大幅上升。

据报导，近来，我国电科46所氧化镓团队聚集多晶面、大尺度、高掺杂、低缺点等方向，出产出国际最大6英寸的氧化镓单晶体。这具有里程碑含义。因而在氧化镓杰出功能的基础上，经过掺杂等工艺，并使用硅晶生成、光刻等现有工艺，让氧化镓不止在射频、大功率开关管上有作为的或许。

以上长处垫成了氧化镓是现有半导体资料中最强的。可是氧化镓而有一个其它一切半导体资料没有的特性，它能够用于量子力学，其原因便是氧化镓是一种通明导电氧化物。这意味着氧化镓在用于量子计算机、量子通讯、量子雷达方面比其它半导体资料更具优势。就此一点，也是最强半导体。当然，这是在新的半导体资料未呈现之前。

当然，氧化镓并非满是长处，比方在耐高温上。氧化镓的热导率只要金刚石的1/60，碳化硅（高功能射频氮化镓的基底）的1/10，约为硅的1/5，只与首要射频资料的砷化镓适当。