近日，據(jù)媒體報(bào)道，西安電子科技大學(xué)郝躍院士團(tuán)隊(duì)在半導(dǎo)體材料領(lǐng)域取得關(guān)鍵突破，成功解決了困擾業(yè)界二十年的芯片散熱與性能瓶頸問題。相關(guān)成果已發(fā)表于國際頂級(jí)期刊《自然·通訊》與《科學(xué)·進(jìn)展》。
該研究的核心在于改善半導(dǎo)體材料層間的界面質(zhì)量，特別是第三代半導(dǎo)體氮化鎵與第四代半導(dǎo)體氧化鎵之間的高效集成。
傳統(tǒng)方法采用氮化鋁作為中間層，但其在生長(zhǎng)過程中會(huì)自發(fā)形成粗糙、不規(guī)則的“島嶼”結(jié)構(gòu)，這一自2014年諾貝爾獎(jiǎng)相關(guān)成果以來始終未能根本解決的難題，嚴(yán)重制約了射頻芯片功率的提升。
研究團(tuán)隊(duì)通過創(chuàng)新性地在高能離子注入技術(shù)，使晶體成核層表面變得平整光滑，從而將界面的熱阻降低至原先的三分之一，有效解決了高功率半導(dǎo)體芯片的共性散熱問題。
基于此項(xiàng)突破，團(tuán)隊(duì)研制出的氮化鎵微波功率器件，其單位面積功率較當(dāng)前市面上最先進(jìn)的同類器件提升了30%至40%。
據(jù)團(tuán)隊(duì)成員周弘教授介紹，這項(xiàng)技術(shù)意味著未來探測(cè)設(shè)備的探測(cè)距離將顯著增加，通信基站則可實(shí)現(xiàn)更廣的信號(hào)覆蓋與更低的能耗。
對(duì)于普通用戶，該技術(shù)也有望逐步帶來體驗(yàn)升級(jí)。周弘指出：“未來若在手機(jī)中應(yīng)用此類芯片，在偏遠(yuǎn)地區(qū)的信號(hào)接收能力會(huì)更強(qiáng)，續(xù)航時(shí)間也可能延長(zhǎng)?！眻F(tuán)隊(duì)目前正進(jìn)一步研究將金剛石等超高熱導(dǎo)材料應(yīng)用于半導(dǎo)體，如能攻克相關(guān)技術(shù)，半導(dǎo)體器件的功率處理能力有望再提升一個(gè)數(shù)量級(jí)，達(dá)到當(dāng)前水平的十倍甚至更高。
這項(xiàng)突破不僅打破了長(zhǎng)期存在的技術(shù)瓶頸，也為未來半導(dǎo)體器件向更高功率、更高效率發(fā)展奠定了關(guān)鍵基礎(chǔ)。