Đại học Nagoya và Asahi Kasei đã công bố một bước đột phá quan trọng trong lĩnh vực bán dẫn thế hệ mới. Thông qua một sáng kiến nghiên cứu chung, họ đã thành công trong việc tạo ra transistor hiệu ứng trường di động electron cao (HEMT) bằng Aluminum Nitride / Gallium Nitride / Aluminum Nitride trên đế Aluminum Nitride với sự phát triển đồng nhất. Thành tựu này đánh dấu một bước chuyển mang tính then chốt trong khoa học vật liệu cho thiết bị điện tử tần số cao.
Cốt lõi của thành tựu này nằm ở các tính chất vật liệu. Trong khi các thiết bị Gallium Nitride trước đây thường được phát triển trên đế Silicon Carbide hoặc Silicon, phương pháp mới này sử dụng đế Aluminum Nitride. Nhóm nghiên cứu đã chứng minh rằng cấu trúc này cải thiện khả năng chịu điện áp đánh thủng hơn gấp hai lần so với các HEMT Gallium Nitride thông thường. Hơn nữa, thiết bị thể hiện điện trở thấp và ngăn chặn hiệu quả hiện tượng sụt dòng, một vấn đề phổ biến khi dòng điện tạm thời giảm trong quá trình vận hành ở điện áp cao.
Vì sao Aluminum Nitride lại quan trọng đến vậy? Về mặt vật liệu, Aluminum Nitride có dải cấm rộng hơn cả Silicon Carbide và Gallium Nitride. Nó có điện trường đánh thủng cực kỳ cao và khả năng dẫn nhiệt vượt trội, điều này rất quan trọng để tản nhiệt trong các ứng dụng công suất lớn. Ngoài ra, mạng tinh thể của nó khớp tốt với Gallium Nitride, cho phép phát triển các lớp vật liệu chất lượng cao.
Bước nhảy vọt công nghệ này được kỳ vọng sẽ đóng góp đáng kể vào hiệu năng của các thiết bị tần số cao được sử dụng trong các hệ thống truyền thông tiên tiến, như hạ tầng 6G và các hệ thống radar thế hệ mới. Bằng cách tận dụng các đặc tính cách điện và nhiệt vượt trội của Aluminum Nitride, các kỹ sư giờ đây có thể đẩy xa hơn nữa giới hạn về công suất và hiệu suất trong viễn thông.
