近日，前沿交叉科学青岛研究院刘林华/杨家跃教授团队围绕 β-Ga₂O₃场效应晶体管（FETs）低迁移率与可靠性的瓶颈问题，利用 AlN 作为介电层或势垒层构建 β-Ga₂O₃/AlN 异质界面电学接触，提出了极性、表面态与能带结构协同作用的界面调控理论模型。相关成果以 “Band offsets and polarity-dependent two-dimensional electron gas mechanisms in β-Ga₂O₃/AlN heterojunctions” 为题，发表于国际期刊 Journal of Alloys and Compounds (影响因子6.3)。论文第一作者为2023级博士生段忻磊，通讯作者为杨家跃教授，刘林华教授为该工作提供了重要指导。山东大学为第一作者及通讯作者单位。

在 β-Ga₂O₃ 功率器件中，界面能带偏移对氧化物电容和栅极漏电具有关键作用，但其数值受沉积方法影响显著；此外具备强自发与压电极化效应的 AlN 在界面工程与载流子调控方面潜力突出，却仍缺乏系统研究。基于 β-Ga₂O₃ 外延生长策略，本工作研究了以 AlN 作为介电层和势垒层的 β-Ga₂O₃/AlN 异质结。第一性原理结果揭示了该异质结呈现 type-II 能带对齐，导带偏移（|CBO| ≥ 1.50 eV）能够有效约束载流子并抑制栅极漏电；其偏移量随界面取向变化，归因于极性界面长程库仑作用驱动的电子分布调控。在 N 极性 HEMTs 中，施主型表面态可促进极化诱导的二维电子气（2DEG）形成；而在 Al 极性结构中，电子转移至受主态导致2DEG耗尽，需通过 δ 掺杂实现沟道恢复。本工作提出了“极性-表面态-能带结构”耦合模型，为高性能 β-Ga₂O₃ FETs器件的优化设计提供了理论指导。

杨家跃教授长期致力于极端条件热物理、功率器件热管理与空间辐照损伤效应等方向的交叉研究，相关成果已发表于 Advanced Functional Materials, Chemical Engineering Journal, Nanophotonics, Journal of Alloys and Compounds, International Journal of Heat and Mass Transfer, Applied Physics Letters, Optics Letters 等期刊。相关研究工作得到了海外青年人才、山东大学杰出青年基金等项目的支持。