在芯片制造領域，不同材料層間形成的“島狀”連接結構，一直是制約熱量有效傳遞的頑疾，嚴重影響著器件性能的進一步提升。這一問題長期困擾著行業(yè)，成為亟待突破的關鍵瓶頸。
西安電子科技大學的郝躍院士與張進成教授帶領團隊，憑借創(chuàng)新技術成功攻克這一難題。他們將原本粗糙的“島狀”界面，轉化為原子級平整的“薄膜”。這一轉變意義重大，使得芯片散熱效率顯著提高，器件性能也實現了突破性提升。該成果為半導體材料高質量集成提供了全新思路，相關研究已分別發(fā)表于《自然·通訊》和《科學進展》這兩本權威學術期刊。
傳統(tǒng)半導體芯片的晶體成核層表面并不平整，存在凹凸不平的情況。西安電子科技大學副校長張進成教授指出，這種不平整的表面會極大地影響散熱效果。熱量無法有效散發(fā)出去，就會在芯片內部形成“熱堵點”。一旦“熱堵點”問題嚴重，芯片性能會下降，甚至可能導致器件損壞。自2014年相關成核技術獲得諾貝爾獎后，這一難題一直未能得到徹底解決，成為射頻芯片功率提升的最大阻礙。
團隊經過不懈努力，首創(chuàng)了“離子注入誘導成核”技術。這項技術改變了原本隨機的生長過程，實現了精準可控的均勻生長。實驗結果表明，采用新結構后，界面熱阻僅為傳統(tǒng)結構的三分之一。
基于該技術制備的氮化鎵微波功率器件，展現出了卓越的性能。在X波段和Ka波段，其輸出功率密度分別達到了42瓦/毫米和20瓦/毫米，將國際紀錄提升了30%—40%。這意味著在相同芯片面積下，裝備的探測距離能夠顯著增加，通信基站的覆蓋范圍也會更遠，同時還更加節(jié)能。
