近日，北京邮电大学吴真平教授团队联合香港理工大学、南开大学等单位，在宽禁带半导体铁电性研究领域取得重磅进展，首次通过实验验证了新一代超宽禁带半导体 “明星材料” 氧化镓（Ga₂O₃）的室温本征铁电性，相关成果发表于国际顶级期刊《Science Advances》，一举解决了困扰行业数十年的宽禁带半导体与铁电材料不兼容的核心难题。
作为第四代半导体的核心候选材料，氧化镓凭借约 4.8eV 的超宽禁带宽度和优异的抗击穿特性，在高功率电子器件、日盲探测领域拥有广阔应用前景。但长期以来，如何让氧化镓具备非易失性存储功能（即铁电性），实现功率处理与存储功能的一体化集成，一直是行业难以突破的科学瓶颈，也极大限制了其应用边界的拓展。
针对这一难题，研究团队采用与工业生产完全兼容的 MOCVD 技术，成功制备出纯相外延 κ-Ga₂O₃薄膜，并通过系统的实验表征，提供了氧化镓室温本征铁电性的确凿证据。实验结果显示，该材料实现了稳定的铁电翻转，器件开关比超 10⁵，循环耐久性突破 10⁷次，甚至在 5 纳米厚度下仍能保持稳定的铁电开关特性，突破了传统铁电材料的性能极限。
通过第一性原理计算与原子级成像，团队进一步揭开了这一特性的微观机制：氧化镓的极化翻转，是通过 GaO₄四面体与 GaO₆八面体之间的协同结构畸变实现的，这也证实了宽禁带半导体无需破坏化学键，就能通过特殊结构相变实现铁电功能。
这一重大发现，不仅终结了宽禁带半导体与铁电性能否共存的长期学术争议，更实现了半导体物理与铁电物理的深度交叉融合。其核心产业价值在于，让单一氧化镓材料平台，可同时满足高功率、高耐压与非易失性存储的双重需求，为高功率器件、极端环境信息器件的多功能集成，提供了全新的材料基础和设计思路。
此次中国团队的研究突破，也让国产第四代半导体材料在前沿基础研究领域再进一步，为后续氧化镓器件的多元化应用与产业化落地，筑牢了底层技术支撑
