半导体器件生产过程分为单晶生长、外延生长及器件制造三大步骤，对应的是产业链衬底、外延、器件与模组三大环节。作为产业链的上游，半导体材料的生长质量对于下游器件的制备和性能具有非常重要的意义，高质量的单晶衬底是制备优良功率器件的基础。不论是集成电路还是分立器件，大尺寸、高均匀性、低缺陷、高质量的衬底和外延生长技术都是推动半导体芯片发展的关键。所以要发展宽禁带半导体技术，首先就要对宽禁带半导体材料生长开展重点研究。
以碳化硅为例，其在半导体芯片中的主要形式是作为衬底材料，其经过外延生长、器件制造等环节，可制成碳化硅基功率器件和微波射频器件，是第三代半导体产业发展的重要基础材料。而碳化硅晶片是碳化硅晶体经过切割、研磨、抛光、清洗等工序加工形成的单晶薄片。根据电阻率不同，碳化硅晶片可分为导电型和半绝缘型。其中，导电型碳化硅晶片主要应用于制造耐高温、耐高压的功率器件，市场规模较大；半绝缘型碳化硅衬底主要应用于微波射频器件等领域，随着5G通讯网络的加速建设，市场需求提升较为明显。
目前，碳化硅单晶生长方法有物理气相传输法（PVT法）、高温化学气相沉积法（HTCVD法）和液相法（LPE法）等。目前PVT方法是SiC单晶生长的主流技术，但该方法生长速度慢，扩晶难度较大。而HTCVD法和LPE法目前还处于研发阶段，有各自独特的优势，有潜力成为制备高质量SiC单晶衬底的新方法。
在宽禁带半导体材料生长领域，中心将以SiC材料作为主要研发对象，同时开展GaN、氧化镓（Ga2O3）、金刚石、AlN等宽禁带半导体材料生长方面的研究。在课题研究方面，将聚焦SiC单晶生长技术、外延生长技术和SiC材料缺陷表征等科学研究。研究影响大尺寸、低缺陷SiC单晶生长与外延质量的关键科学问题。
n 单晶衬底生长方面，重点研究SiC晶体中缺陷在非均匀温场和浓度场下形成机理，揭示晶体生长应力的产生和演化规律，分析扩径生长机制和衬底掺杂的精确调控方法。
n 外延生长方面，聚焦外延层表面反应动力学和外延可控生长机制，揭示外延层缺陷的形成机理，分析影响SiC外延层载流子寿命的因素及控制机制，建立不同类型元素掺杂的外延技术，实现高质量厚膜外延关键技术研发。
n 材料缺陷表征方面，研究不同类型材料缺陷对器件成品率及可靠性的影响机理，特别是位错、层错对器件高温漏电流、阈值电压及电阻稳定性的影响；研究晶体缺陷与器件特性相关性；研究器件漏电流和高温运行的缺陷影响过程和机理。
通过对单晶衬底生长技术和外延生长技术的深入研究，实现高质量、低缺陷的宽禁带半导体材料生长，为产业链下游先进功率器件的制备提供充分保障，促进功率器件的性能的不断提升。同时通过系统地缺陷测试表征和分析，把SiC材料生长、缺陷表征和器件验证连接形成技术闭环，及时反馈各技术节点的重大理论和实验结果，促进SiC材料生长技术的飞跃。
