近日,九峰山实验室科研团队首次在全球实现了8英寸硅基氮极性氮化镓(N-polar GaNOI)高电子迁移率材料的制备。这一成果将推动射频前端等系统级芯片在频率、效率、集成度等方面的提升,为下一代通信、自动驾驶、雷达探测、微波能量传输等前沿技术发展提供有力支撑。
氮化镓晶体结构的极性方向对器件性能和应用有重要影响,主要分为氮极性氮化镓和镓极性氮化镓两种相反的极化类型。已有研究表明,在高频、高功率器件等领域,氮极性氮化镓比传统的镓极性氮化镓技术优势更明显。但由于严苛的材料生长条件、高度复杂的工艺等瓶颈制约,目前国际上仅有少数机构可小批量生产2-4英寸氮极性氮化镓高电子迁移率衬底材料,且成本昂贵。
九峰山实验室此技术成果,是全球首次在8英寸硅衬底上实现氮极性氮化镓高电子迁移率功能材料(N-polar GaNOI)制备,打破了国际技术垄断。主要突破体现在:一是成本控制,采用硅基衬底,兼容8英寸主流半导体产线设备,深度集成硅基CMOS工艺,使该技术能迅速适配量产工艺;二是材料性能提升,材料性能与可靠性兼具;三是良率提升,键合界面良率超 99%。这些突破为该材料大规模产业化奠定了重要基础。
氮极性氮化镓材料在高频段(如毫米波频段)的性能非常出色,这对于需要高频操作的领域来说十分重要,5G/6G通信、卫星通信、雷达系统等领域都有望从中获益。一旦突破量产技术临界点,氮极性氮化镓材料将在以上领域开辟新的应用场景,对产业发展起到革新性推动作用。
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