北京大学研发的超薄半导体克服了速度和热稳定性之间的权衡
2025-10-15 10:22
来源:北京大学
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由北京大学集成电路学院黄茹院士和吴艳清教授领衔的科研团队,成功开发出一种基于碳化硅(SiC)衬底的超薄、高性能半导体。该半导体不仅具备增强的导热性,还突破了非晶氧化物半导体(AOS)在速度与热稳定性之间的传统权衡,相关研究成果发表于《自然电子学》杂志,题为“用于10 GHz以上功率放大的非晶铟锡氧化物晶体管”。

材料热导率与器件散热

AOS材料虽具备低温、大面积及芯片兼容加工的优势,但其低导热性常引发自热效应,进而限制了5G通信、物联网等高频应用场景的发展。此次北大团队通过引入SiC衬底,设计出120 nm短沟道顶栅氧化铟锡(ITO)晶体管,有效解决了这一问题。实验数据显示,该晶体管在3 V高电源电压和125°C高温环境下仍能稳定运行,彻底消除了自热现象。多项测试表明,其在速度、散热及功率性能上均刷新了AOS器件的纪录。

研究指出,高导热SiC衬底通过优化直流(DC)和射频性能,显著提升了超薄体ITO通道的热管理能力。与传统微米级厚度的散装通道材料相比,SiC衬底提供了更高效的热传导路径,为低成本、灵活且芯片兼容的射频电子设备开发奠定了基础。这一突破不仅推动了下一代射频电子学的进步,还为5G通信、物联网等领域的高速器件设计提供了新思路。

更多信息: Qianlan Hu 等,用于 10 GHz 以上功率放大的非晶态氧化铟锡晶体管,《自然电子学》(2025 年)。期刊信息: 《自然电子学》

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