中国科研团队在半导体界面散热上突破了世界性难题,这个成果对新一代信息技术发展起到了关键支撑作用。这次突破涉及到对材料极限的探索与制造工艺的极致追求。目前,GaN作为第三代半导体,Ga₂O₃作为第四代半导体,都因为它们优异的物理特性,被认为是突破现有集成电路性能的核心材料。然而,一个一直存在的问题是如何将不同特性的半导体材料高效地集成在一起。特别是界面处的热量导出问题。中国西安电子科技大学宽禁带半导体领域国家级创新团队,在郝跃院士指导下,由张进成教授领衔,持续攻关,在异质集成界面调控技术上取得了颠覆性进展。他们成功地开发出一种新技术,通过离子注入诱导成核来控制氮化铝层的生长过程,从而让氮化铝层变得高度一致和光滑。这个技术能把粗糙不连贯的界面结构转变为平坦光滑的界面结构,从而降低热阻值。周弘博士把这个过程形象比喻为将传统的“靠天吃饭”式随机撒播转变为“精耕细作”式科学育苗。通过这项创新,氮化铝层从多晶岛状形态变为单晶薄膜,实现了物理性能质的飞跃。基于新工艺制备的单晶氮化铝薄膜界面热阻值骤降至传统结构的三分之一。这样,焦耳热能够被高效导出,解决了高性能芯片的发热问题。西安电子科技大学宽禁带半导体领域国家级创新团队成功制备出高性能氮化镓基微波功率器件。测试显示在X波段和Ka波段重要频段输出功率密度分别达到42 W/mm和20 W/mm,把国际同类器件性能纪录提升了30%至40%。这个突破为雷达探测系统增加探测距离、5G/6G通信基站提供更广覆盖范围和更低能耗。 张进成教授把这个技术称为“中国方案”,它不仅适用于GaN与SiC、GaN与金刚石等高性能半导体材料异质集成问题还提供一套行之有效、可复制推广的研究范式。这项研究从洞察基础科学问题到实现原创工艺突破再到推动器件性能登顶,完整展现了从“0到1”的原始创新链条。它攻克了困扰学界多年的难题并开辟了一条通过底层材料界面精密调控释放潜力的新路径。这项奠基性工作为中国在新一代信息技术、航空航天、国防安全等战略领域储备了关键核心器件能力。周弘博士指出这次突破体现了中国科研人员深耕基础敢于突破的创新能力并为半导体技术发展提供了全新思路和实践路径。