本中心现有功率半导体器件和SiC材料生长超净工艺线2条，科研场地近2000平方米，具备完善的功率半导体器件、材料及电路的制造与测试实验条件。经过多年的建设，本中心依托学科所在实验室已有半导体材料电阻率测试仪、半导体少子寿命测试仪、半导体C-V测试系统等先进的实验设备和丰富的器件模拟与集成电路设计专业软件，这为高层次人才的培养奠定良好的物质基础，提供了有力的物质保障。用于工程研发的各种研发、检测、实验设备超2000台(套)。建立了新型半导体功能材料制备平台、器件特性与工艺仿真平台、电力半导体器件驱动电路的开发与测试平台、功率集成电路设计、专用集成电路设计等多个研发平台，具备了较为完备的工程技术实验条件和基础设施，研发中心内测试间、服务器室、研究室、学术报告厅等齐备。主要研究方向如下。

（1）新型电力半导体器件及模块方向

本中心长期致力于新型电力半导体器件研究，开展了MCT、功率MOSFET、IGBT、FSRD及IGCT等新型电力半导体器件的结构设计、制造及应用研究开发工作。提出了双芯GCT新器件结构，突破了1200V-6500V IGBT模块及驱动电路的关键技术，并与西安中车永电联合进行产品化应用推广，开发了IGBT智能功率模块及其测试平台；同时针对功率器件封装，构建了电-热-力三场耦合的仿真建模平台，提出多种电磁场数值计算的改进方法。在西安中车永电电气有限公司、江苏宏微科技等龙头企业转化，已在和谐号、复兴号电力机车上、风力发电等场合应用，相关成果获得陕西省科学技术一等奖1项，二等奖2项。

图1 和谐号6500V/750A辅助变流器

图2 1700V/3600A风电功率模块

（2）宽禁带半导体材料方向

该方向主要在第三代宽禁带半导体材料碳化硅(SiC)晶体生长、SiC外延工艺及设备等方面开展研究开发工作。近年来，团队致力于4英寸碳化硅晶体生长设备及其生长技术的研发和产业化推广工作，在国内已率先自主研发大直径4英寸碳化硅晶体设备，获取相关的关键技术和发明专利，并利用具有自主知识产权的大直径碳化硅晶体生长成熟工艺实现4英寸碳化硅晶体的生长，该技术已获西安市科技进步一等奖和陕西省科技二等奖。6-8英寸碳化硅晶体生长设备及其生长技术研发正在进行中。

图3  4英寸SiC晶体生长设备   图4 生长的SiC晶体

图4 生长的SiC晶体

（3）多传感智能信息获取、处理与系统集成研究方向

围绕功率半导体器件的智能化健康监测，前期在多传感信号信息获取、处理与系统集成研究方向，通过多种传感器获取信息，为了实现处理的实时化，研究了各种数字信息处理算法的大规模集成电路实现方案、系统的电磁场计算。目前我们在高端图像传感芯片、实时压缩处理算法、电磁场数值计算方法等方面做了大量卓有成效的工作。以上研究获得陕西省及西安市科技奖多项，承担了大量国家、军队及企业的研究课题。

图5 2.25亿像素CMOS数字集成化图像传感器

（4）大功率半导体激光器芯片关键技术

团队基于大光腔、非对称波导、载流子限制结构等技术优化设计激光器结构，研究半导体激光器材料损伤和腔面损伤的物理机制和工艺。研制成功输出功率15W以上，寿命20000小时以上的大功率808nm半导体激光器。围绕大功率半导体激光器的结构设计、外延生长、工艺制作及器件可靠性等内容，开展产学研合作，助力企业新结构器件的推广和产品换代。

图6 红光半导体激光器及其光电特性