河南
近日，據(jù)媒體報道，西安電子科技大學郝躍院士團隊在半導體材料領域取得關鍵突破，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。相關成果已發(fā)表于國際頂級期刊《自然·通訊》與《科學·進展》。
該研究的核心在于改善半導體材料層間的界面質量，特別是第三代半導體氮化鎵與第四代半導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，但其在生長過程中會自發(fā)形成粗糙、不規(guī)則的“島嶼”結構，這一自2014年諾貝爾獎相關成果以來始終未能根本解決的難題，嚴重制約了射頻芯片功率的提升。
研究團隊通過創(chuàng)新性地在高能離子注入技術，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體芯片的共性散熱問題。
基于此項突破，團隊研制出的氮化鎵微波功率器件，其單位面積功率較當前市面上最先進的同類器件提升了30%至40%。
據(jù)團隊成員周弘教授介紹，這項技術意味著未來探測設備的探測距離將顯著增加，通信基站則可實現(xiàn)更廣的信號覆蓋與更低的能耗。
對于普通用戶，該技術也有望逐步帶來體驗升級。周弘指出：“未來若在手機中應用此類芯片，在偏遠地區(qū)的信號接收能力會更強，續(xù)航時間也可能延長。”團隊目前正進一步研究將金剛石等超高熱導材料應用于半導體，如能攻克相關技術，半導體器件的功率處理能力有望再提升一個數(shù)量級，達到當前水平的十倍甚至更高。
這項突破不僅打破了長期存在的技術瓶頸，也為未來半導體器件向更高功率、更高效率發(fā)展奠定了關鍵基礎。
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