“传统半导体芯片的晶体成核层表面凹凸不平,严重影响散热效果。”西安电子科技大学副校长、教授张进成介绍,这个问题自2014年相关成核技术获得诺贝尔奖以来,一直未能彻底解决,成为射频芯片功率提升的最大瓶颈。
团队首创“离子注入诱导成核”技术,将原本随机的生长过程转为精准可控的均匀生长,实验显示,新结构界面热阻仅为传统的三分之一。
这意味着同样芯片面积下,装备探测距离可显著增加,通信基站也能覆盖更远、更节能。
基于这项创新的氮化铝薄膜技术,研究团队制备出的氮化镓微波功率器件,在X波段和Ka波段分别实现了42 W/mm和20 W/mm的输出功率密度。
这一数据将国际同类器件的性能纪录提升了30%到40%,是近二十年来该领域最大的一次突破。
这意味着,在芯片面积不变的情况下,装备探测距离可以显著增加;对于通信基站而言,则能实现更远的信号覆盖和更低的能耗。
对于普通民众,这项技术的红利也将逐步显现,虽然当前民用手机等设备尚不需要如此高的功率密度,但基础技术的进步是普惠的。
“未来,手机在偏远地区的信号接收能力可能更强,续航时间也可能更长。”
更深远的影响在于,它为推动5G/6G通信、卫星互联网等未来产业的发展,储备了关键的核心器件能力。