科技高速发展，新材料和技术不断涌现，推动着各个领域创新与变革。近日，日本研究团队成功在金刚石衬底上制造出GaN HEMT，成功研发出一种将氮化镓（GaN）晶体管的散热性能比传统晶体管提高2倍以上的方法。
氮化镓，作为一种备受瞩目的功率半导体材料，因其卓越的开关速度、低损耗以及高温稳定性等特性，在电子设备领域展现出了广阔的应用前景。然而，氮化镓晶体管在运行过程中会产生大量的热量，如何有效地解决氮化镓晶体管的散热问题，成为了制约其进一步应用的关键。
氮化镓和金刚石这两种材料，均具备宽带隙特性，能够实现高导电性和散热性。此前，科学家们已经尝试通过将金刚石和氮化镓与某种形式的过渡层或粘附层结合来创建金刚石上的GaN结构，但在这两种情况下，附加层都显著干扰了金刚石的导热性，破坏了GaN金刚石的一个关键优势组合。
为了最大限度利用金刚石的高热导率，日本研究人员们在GaN和金刚石之间集成了3C-SiC层（一种立方多型体SiC）。成功地用金刚石作为衬底制造了GaN高电子迁移率晶体管，实现了双方优势的完美结合。该技术大大降低了界面的热阻，改善了散热效果。
据悉，这种新型的金刚石基氮化镓晶体管散热性能的增倍，将有助于提高电子设备的稳定性和寿命。该晶体管可以用于5G通信基站、气象雷达、卫星通信、微波加热、等离子体处理等领域；并且对于像电动汽车、高速铁路等需要大功率电子设备的应用领域，这种新型的散热技术将能够提供更可靠、更高效的解决方案。
化合积电推出金刚石基异质集成复合衬底，可通过与GaN键合，有效降低器件温度，提高器件稳定性和寿命。此外，可以与硅、氧化镓、磷化铟等其他半导体材料实现键合。化合积电金刚石热沉片和晶圆级金刚石技术指标均达到世界领先水平，晶圆级金刚石生长表面粗糙度<1nm，金刚石热沉片的热导率达到1000-2200W/(m·K)。通过金刚石基异质集成，助力传统半导体材料突破散热的桎梏，实现性能的腾飞。
