在半导体芯片制造领域，材料层间的界面质量一直是影响器件性能的关键因素。其中，晶体成核层表面的粗糙“岛状”结构长期制约着芯片散热效率的提升，成为射频芯片功率突破的重大障碍。这种结构导致的热传导不畅，不仅会降低芯片性能，严重时甚至可能引发器件损坏。
西安电子科技大学科研团队通过技术创新，成功攻克了这一行业难题。研究人员开发出“离子注入诱导成核”技术，将原本随机生长的晶体成核过程转化为可精准控制的均匀生长模式。实验数据显示，采用新技术制备的界面热阻较传统结构降低至三分之一，原子级平整的薄膜结构显著改善了热传导路径。
该技术突破直接推动了氮化镓微波功率器件的性能跃升。在X波段和Ka波段测试中，新器件的输出功率密度分别达到42瓦/毫米和20瓦/毫米，较国际同类产品提升30%—40%。这意味着在相同芯片面积下，装备的探测距离将大幅增加，通信基站的覆盖范围和能效比也将得到显著优化。
科研人员介绍，传统半导体芯片的晶体成核层表面存在大量凹凸不平的“岛状”结构，这种微观缺陷会形成热传导的“堵点”。自2014年相关成核技术获得诺贝尔奖以来，全球科研界始终未能彻底解决这一难题。新技术的核心在于通过离子注入精准调控晶体生长过程，使材料界面达到原子级平整度，从而消除热传导障碍。
这项突破性成果已发表于国际权威学术期刊，其技术路线为半导体材料高质量集成提供了全新解决方案。通过改善界面热传导特性，不仅解决了射频芯片的功率瓶颈问题，更为5G通信、雷达探测等高端电子装备的性能提升开辟了新路径。实验表明，采用新技术的芯片在连续工作状态下，温度较传统产品降低15%以上，有效延长了器件使用寿命。
