近日，日本住友電氣工業株式會社（Sumitomo Electric）宣布，其與大阪公立大學的研究團隊在功率半導體領域取得重要進展。研究團隊成功在兩英寸多晶金剛石（PCD）基板上開發出高性能氮化鎵（GaN）高電子遷移率晶體管。
隨著無線通信需求的快速增長，GaN高電子遷移率晶體管（HEMT）的頻率和輸出功率要求也不斷提高。然而，器件自發熱問題成為制約其性能的關鍵瓶頸，影響信號傳輸的可靠性和通信效率。為解決這一難題，研究團隊利用金剛石的高熱導率優勢，顯著提升了GaN HEMT的散熱性能。
傳統GaN HEMT通常以硅（Si）或碳化硅（SiC）為襯底，但金剛石的熱導率是硅的12倍、碳化硅的4-6倍。采用多晶金剛石襯底后，器件熱阻降至傳統硅基方案的四分之一、碳化硅基方案的二分之一。由于多晶金剛石表面粗糙度較高，直接與GaN層結合存在技術難度。住友電工通過改進拋光工藝，將表面粗糙度降低至傳統技術的一半，并結合大阪公立大學的轉移技術，成功將GaN層從硅襯底遷移到多晶金剛石上。

圖源：住友電工
這一成果不僅驗證了GaN結構在多晶金剛石上的可行性，還進一步提升了散熱性能的一致性，為高頻、高功率無線通信應用提供了新的技術路徑。

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