首个！中国电科金刚石异质结取得突破

近日，中国电科产业基础研究院固态微波器件与电路全国重点实验室金刚石团队在金刚石异质结前沿方向取得重要原创突破，成功研制出全球首个立方相氮化铝 / 金刚石异质结材料与增强型异质结场效应晶体管，为下一代超宽禁带金刚石射频功率器件打通关键材料瓶颈。

金刚石凭借超高导热、高击穿场强等优势，是下一代大功率射频电子器件的核心候选材料，但长期缺少稳定、高质量的超宽禁带势垒层，成为限制金刚石器件实用化的核心堵点。在金刚石衬底上外延生长立方氮化铝，同时面临晶格失配度大、金刚石表面化学惰性强、立方相本身属于热力学亚稳态三大行业难题，材料制备难度极高。

针对上述瓶颈，团队创新提出畴匹配外延生长模式，依托金刚石表面氢终端构建反应调控平台，实现高质量单晶立方氮化铝在金刚石上的异质外延，在此基础上成功制备高性能增强型异质结场效应晶体管。该成果完整打通从理论仿真计算、异质结材料外延制备到器件性能验证的全链条，不仅为高性能金刚石射频器件筑牢材料根基，其建立的全新异质结外延技术路径，也为超宽禁带半导体材料体系开发提供新范式。

据了解，增强型器件具备常关工作特性，在射频、功率电子系统中具备更高的安全性与设计便利性，是大功率射频装备的优选方案。此次突破补齐金刚石异质结势垒层短板，推动金刚石器件从材料研究向工程化验证迈进。

下一步，研发团队将持续迭代优化外延工艺与器件制造技术，持续打磨立方相氮化铝 / 金刚石异质结体系，助力新一代超宽禁带半导体技术迭代升级，支撑大功率射频电子装备自主发展。

（来源：中国电科）

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