【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】西安電子科技大學(xué)郝躍院士團(tuán)隊(duì)張進(jìn)成教授課題組在超寬禁帶半導(dǎo)體氧化鎵(Ga?O?)射頻器件研究中取得重要突破，創(chuàng)造了該類型器件性能的新紀(jì)錄：最高振蕩頻率達(dá)90 GHz，在6 GHz頻率下輸出功率密度達(dá)到4.1 W/mm，并首次展現(xiàn)了氧化鎵射頻器件的低噪聲潛力—在8 GHz下最小噪聲系數(shù)僅為0.48 dB。
 

　　該成果以“Heterogeneous integration of ultrawide bandgap semiconductors for radio frequency power devices”為題，發(fā)表于國際頂級(jí)綜合期刊《Science Advances》(Sci. Adv. 2025, 11, eadw6167 (2025))，并被選為同期封面論文之一。西安電子科技大學(xué)為論文第一作者單位和通訊作者單位，第一作者為周弘教授，通訊作者為張進(jìn)成教授、香港大學(xué)張宇昊教授以及西電周敏博士。合作單位包括上海交通大學(xué)和美國弗吉尼亞理工大學(xué)。此外，前期研究成果入選國際微電子領(lǐng)域頂級(jí)會(huì)議(IEDM 2023，VLSI 2024)，并受邀在國際知名行業(yè)雜志《Compound Semiconductor》專欄報(bào)道，標(biāo)志著我校在超寬禁帶半導(dǎo)體射頻領(lǐng)域的持續(xù)原始創(chuàng)新突破并具備國際領(lǐng)先水平。
 

　　高性能半導(dǎo)體射頻器件是通信、雷達(dá)、制導(dǎo)、電子對(duì)抗等無線電系統(tǒng)的核心。從第一代硅、第二代砷化鎵/磷化銦，到第三代寬禁帶半導(dǎo)體氮化鎵，射頻器件持續(xù)推動(dòng)無線通信與雷達(dá)技術(shù)的跨越發(fā)展。近年來，第四代超寬禁帶半導(dǎo)體氧化鎵因其更寬的禁帶、更高的臨界擊穿場(chǎng)強(qiáng)和高電子飽和速度等優(yōu)勢(shì)，被視為下一代高性能射頻器件的關(guān)鍵技術(shù)方向。然而，氧化鎵材料熱導(dǎo)率低、電子限域性弱等問題，限制了其射頻器件在頻率、輸出功率和效率方面的表現(xiàn)。
 

　　針對(duì)上述挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)在國家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新研究群體、青A、青B等項(xiàng)目支持下，提出將氧化鎵薄膜與高導(dǎo)熱超寬禁帶半導(dǎo)體氮化鋁襯底進(jìn)行異質(zhì)集成的方法，實(shí)現(xiàn)了亞納米級(jí)界面非晶層結(jié)構(gòu)，并利用氧化鎵/氮化鋁界面處高達(dá)3.4 eV的導(dǎo)帶偏移，顯著增強(qiáng)了電子限域能力。通過材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化與工藝創(chuàng)新，團(tuán)隊(duì)成功制備出高性能T型柵氧化鎵射頻功率晶體管，在2 GHz和6 GHz頻率下的輸出功率密度分別達(dá)到4.6 W/mm和4.1 W/mm，最高振蕩頻率達(dá)90 GHz，均為目前氧化鎵射頻器件的國際最高水平。同時(shí)，該器件在8 GHz下噪聲系數(shù)低至0.48 dB，進(jìn)一步彰顯了氧化鎵在新一代射頻應(yīng)用中的廣闊前景。