在芯片制造領(lǐng)域，不同材料層間形成的“島狀”連接結(jié)構(gòu)，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(guān)鍵瓶頸。

西安電子科技大學(xué)的郝躍院士與張進成教授帶領(lǐng)團隊，憑借創(chuàng)新技術(shù)成功攻克這一難題。他們將原本粗糙的“島狀”界面，轉(zhuǎn)化為原子級平整的“薄膜”。這一轉(zhuǎn)變意義重大，使得芯片散熱效率顯著提高，器件性能也實現(xiàn)了突破性提升。該成果為半導(dǎo)體材料高質(zhì)量集成提供了全新思路，相關(guān)研究已分別發(fā)表于《自然·通訊》和《科學(xué)進展》這兩本權(quán)威學(xué)術(shù)期刊。

傳統(tǒng)半導(dǎo)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(xué)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(nèi)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(dǎo)致器件損壞。自2014年相關(guān)成核技術(shù)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(jīng)過不懈努力，首創(chuàng)了“離子注入誘導(dǎo)成核”技術(shù)。這項技術(shù)改變了原本隨機的生長過程，實現(xiàn)了精準可控的均勻生長。實驗結(jié)果表明，采用新結(jié)構(gòu)后，界面熱阻僅為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的三分之一。

基于該技術(shù)制備的氮化鎵微波功率器件，展現(xiàn)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。