近日，北京邮电大学物理科学与技术学院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要进展。团队实验验证了主流宽禁带半导体氧化镓（Ga2O3）的室温本征铁电性，为解决长期以来的学术争议提供了明确的实验依据，相关成果发表于Science Advances。

氧化镓作为新一代超宽禁带半导体的“明星材料”，凭借约4.8 eV的超宽禁带和优异的抗击穿特性，在高功率电子器件和日盲探测领域具有广阔的应用前景。然而，宽禁带半导体为保证电学稳定性，通常依赖于“刚性”的晶体结构；而铁电材料为了实现极化翻转（也就是存储信息），则需要原子具备“柔性”的位移能力。这种结构上的天然矛盾，使得“宽禁带特性”与“铁电性”往往被认为难以兼得，这也是制约多功能电子系统发展的关键瓶颈。

铁电κ-Ga2O3的外延稳定与结构表征

面对这一挑战，北邮科研团队迎难而上。团队利用工业兼容的MOCVD技术，成功制备了纯相外延κ-Ga2O3薄膜，并提供了其室温本征铁电性的确凿证据。同时，通过精密的实验表征，观测到了稳定的铁电翻转现象，测得器件具有优异的开关比（>105）和循环耐久性（>107次）。

铁电极化翻转的原子级机制

为了探究这背后的原因，第一性原理计算与原子级成像进一步揭示了其独特的微观机制：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来实现的。这一发现证实了在不破坏化学键的前提下，宽禁带半导体依然可以通过特殊的结构相变实现铁电功能。

该进展不仅促进了半导体物理与铁电物理的交叉融合，更为未来的半导体技术开辟了新路径：即利用单一材料平台，同时满足高功率、高耐压以及非易失性存储的需求。为构建高功率和极端环境下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。

本次带领团队取得重要进展的吴真平教授，现任中国物理学会固体缺陷专业委员会委员，高等学校固体物理研究会常务理事等学术职务。研究方向以宽禁带半导体氧化镓、铁电钛酸钡为代表的功能氧化物薄膜/异质结的外延生长、界面构筑与性能精确调控，并探索其在探测传感、电光调控、数据存储等领域的应用。

吴真平教授已主持国家自然科学基金面上项目、青年项目等国家/省部级项目十余项。以第一/通讯作者在Science Advances，Nature Communications，Advanced Materials等知名学术期刊上发表SCI论文100余篇，论文累计被引用9000余次。

2020年，团队成果获北京市自然科学二等奖

吴真平教授团队以原创成果，在半导体前沿刻下北邮印记。这不仅是物理机理的一次澄清，更折射出一代科研人于材料深处探寻可能、于教学相长中点亮未来的执着。