近日，日本住友电气工业株式会社（Sumitomo Electric）宣布，其与大阪公立大学的研究团队在功率半导体领域取得重要进展。研究团队成功在两英寸多晶金刚石（PCD）基板上开发出高性能氮化镓（GaN）高电子迁移率晶体管。
随着无线通信需求的快速增长，GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）的频率和输出功率要求也不断提高。然而，器件自发热问题成为制约其性能的关键瓶颈，影响信号传输的可靠性和通信效率。为解决这一难题，研究团队利用金刚石的高热导率优势，显著提升了GaN HEMT的散热性能。
传统GaN HEMT通常以硅（Si）或碳化硅（SiC）为衬底，但金刚石的热导率是硅的12倍、碳化硅的4-6倍。采用多晶金刚石衬底后，器件热阻降至传统硅基方案的四分之一、碳化硅基方案的二分之一。由于多晶金刚石表面粗糙度较高，直接与GaN层结合存在技术难度。住友电工通过改进抛光工艺，将表面粗糙度降低至传统技术的一半，并结合大阪公立大学的转移技术，成功将GaN层从硅衬底迁移到多晶金刚石上。
图源：住友电工
这一成果不仅验证了GaN结构在多晶金刚石上的可行性，还进一步提升了散热性能的一致性，为高频、高功率无线通信应用提供了新的技术路径。
