西安電子科技大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)在芯片散熱領(lǐng)域取得重大突破，成功攻克了困擾行業(yè)近二十年的技術(shù)難題。該成果不僅實(shí)現(xiàn)了芯片散熱效率的飛躍式提升，更為下一代半導(dǎo)體器件的性能突破奠定了關(guān)鍵基礎(chǔ)，相關(guān)研究已發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》與《科學(xué)·進(jìn)展》。

半導(dǎo)體器件性能提升的核心矛盾在于：新型材料雖具備更高理論性能，但實(shí)際制造過(guò)程中往往面臨工藝瓶頸。以氮化鎵（第三代半導(dǎo)體）和氧化鎵（第四代半導(dǎo)體）為代表的新材料體系，其高效集成面臨的關(guān)鍵障礙在于材料界面質(zhì)量。傳統(tǒng)工藝采用氮化鋁作為中間連接層，但該材料在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)自發(fā)形成不規(guī)則的"島狀"結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致界面存在大量缺陷，熱量無(wú)法有效導(dǎo)出，最終引發(fā)芯片性能衰減甚至燒毀。這一難題自2014年相關(guān)成核技術(shù)獲諾貝爾獎(jiǎng)以來(lái)，始終未獲根本性解決，成為制約射頻芯片功率提升的最大瓶頸。

郝躍院士與張進(jìn)成教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)創(chuàng)新材料生長(zhǎng)工藝，成功破解這一世界級(jí)難題。研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的"離子注入誘導(dǎo)成核"技術(shù)，將氮化鋁層的生長(zhǎng)模式從隨機(jī)不可控轉(zhuǎn)變?yōu)榫珳?zhǔn)可控。通過(guò)該工藝，原本粗糙的"多晶島狀"結(jié)構(gòu)被轉(zhuǎn)化為原子級(jí)平整的"單晶薄膜"，界面缺陷密度大幅降低。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，新型結(jié)構(gòu)的界面熱阻較傳統(tǒng)工藝降低66%，熱量導(dǎo)出效率顯著提升。這項(xiàng)基礎(chǔ)工藝革新同時(shí)解決了第三代至第四代半導(dǎo)體的共性散熱問(wèn)題，為器件性能突破掃清了關(guān)鍵障礙。

基于該技術(shù)制備的氮化鎵微波功率器件展現(xiàn)出驚人性能：在X波段和Ka波段分別實(shí)現(xiàn)42 W/mm和20 W/mm的輸出功率密度，較國(guó)際同類(lèi)器件提升30%-40%，創(chuàng)下近二十年來(lái)該領(lǐng)域的最大突破紀(jì)錄。這項(xiàng)成果不僅在學(xué)術(shù)層面具有里程碑意義，更具有顯著的應(yīng)用價(jià)值。研究團(tuán)隊(duì)指出，雖然當(dāng)前民用消費(fèi)電子尚不需要如此高的功率密度，但基礎(chǔ)技術(shù)的進(jìn)步將產(chǎn)生普惠效應(yīng)。未來(lái)手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備在偏遠(yuǎn)地區(qū)的信號(hào)接收能力有望增強(qiáng)，電池續(xù)航時(shí)間也可能延長(zhǎng)。更重要的是，該技術(shù)為5G/6G通信、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)等戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)儲(chǔ)備了關(guān)鍵核心器件能力，將推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)跨越式發(fā)展。