近日，香港大学（HKU）工程学院宣布在氮化镓（GaN）材料研究领域取得重大突破性进展。该校机械工程系陆洋教授团队通过纯物理机械拉伸方式，首次实现GaN材料发光颜色从紫外光到蓝光的连续、可逆调控，为光电器件与功率半导体材料调控提供全新技术范式。
图片来源：香港大学
氮化镓作为蓝光LED核心材料，广泛应用于显示、照明、功率器件等领域。传统技术主要依赖元素掺杂或合金化（如InGaN）调控其发光波长，易引发成分不均、缺陷引入等问题，制约器件性能与稳定性。港大团队另辟蹊径，提出“应变工程”全新思路，无需改变材料化学组成，仅通过机械拉伸调控电子结构，即可精准控制发光特性。
实验中，团队利用微纳加工技术将块体单晶GaN制备成微米级“微桥”结构。该结构具备显著尺寸效应，可承受最高6.8%的超大弹性应变而不发生断裂。结合原位机械拉伸与阴极荧光（CL）系统实时监测，研究发现当拉伸应变达到3.9%时，GaN发光颜色发生明显变化，带隙从3.41eV连续红移至3.08eV，发光波长从紫外区（约365nm）进入可见光区。最大应变下，带隙可进一步降至2.96eV，波长稳定至420nm蓝光波段，且整个拉伸-释放过程完全可逆，材料无损伤。
这一突破性成果已发表于国际顶级期刊《Physical Review X》，论文题为《Deep Elastic Strain Engineering of Free-Standing GaN Microbridge》。港大官方新闻稿指出，该技术成功规避传统掺杂工艺的固有缺陷，兼具可逆性、可控性与无损伤性，为高性能光电器件、功率晶体管、射频组件及Micro LED显示技术提供全新解决方案。
相较于传统方法，港大“机械应变调控”技术具备三大核心优势：一是纯物理调控，避免化学掺杂引入的晶格缺陷与性能波动；二是连续可逆调控，可动态切换发光波段，适配多场景应用需求；三是微纳结构兼容，与现有半导体工艺高度契合，具备产业化潜力。
业内专家表示，当前全球宽禁带半导体市场快速扩张，GaN基器件在新能源汽车、数据中心、5G通信等领域需求激增。港大此次突破不仅攻克GaN性能调控的技术瓶颈，更为第三代半导体材料创新提供全新研究范式，有望加速高性能光电器件与功率半导体的迭代升级，推动相关产业迈向更高水平。
（集邦化合物半导体整理）
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