氮化铝缓冲层 HEMT最新研究

核心突破打破功率瓶颈此前业界普遍认为基于氮化铝AlN缓冲层的 HEMT 器件其连续波CW输出功率难以超过6 W/mm。这导致许多人对该技术持怀疑态度尽管 AlN 拥有极佳的导热性能但实际输出功率却一直“拉胯”。这次的突破在于团队成功将输出功率提升至11.7 W/mm在 50V 漏源电压下几乎是此前记录的两倍。这直接证明了 6 W/mm 并非该技术的物理极限而是一个可以通过工艺改进克服的障碍。技术原理如何实现翻倍这次成功的关键在于同时解决了两个相互制约的难题电流崩塌Current Collapse和击穿电压Breakdown Voltage。传统困境以往为了提升击穿电压让器件更耐高压往往会牺牲高频性能或导致电流崩塌即电压升高时电流异常下降。新方案材料结构采用金属极性异质结构生长在半绝缘 SiC碳化硅衬底上。外延层堆栈包括 AlN 缓冲层、未掺杂的 GaN 沟道和 AlGaN 势垒层。关键改进通过减少表面陷阱电荷Surface Traps团队在降低电流崩塌的同时反而将击穿电压提升到了98 V。热管理测量显示从 2DEG二维电子气沟道到 SiC 衬底的热阻仅为5.5 m²K/GW。这大约是传统 1.5 µm 厚 GaN 缓冲层 HEMT 热阻的三分之一。这意味着热量能更快地导出是实现高功率输出的物理基础。性能数据对比这项技术不仅仅是实验室里的数据已经有了明确的商业化路径商业化时间表依托美国本土供应链Soctera 计划在今年年底2026年底推出首批可量产的功率放大器PA样品。应用目标专门针对下一代通信网络如 5G/6G 基站、卫星通信等。相比于传统方案这种器件能显著减小设备的体积、重量和成本。下一步研发源极连接场板Source-connected field plates用于进一步增强击穿电压和功率处理能力。量产优化目前团队正致力于扩大生产规模提高晶圆良率和均匀性为大规模量产做准备。编者观点这项工作证明了 AlN 缓冲层 HEMT 不仅能拥有优异的散热能力还能实现超高的功率密度。这对于追求高效率、高频率的射频和功率电子市场来说是一个极具价值的技术路线。