西電集成電路學部郝躍院士團隊張進成教授等取得超寬禁帶半導體氧化鎵射頻器件研究重要突破

　　【儀表網 研發快訊】西安電子科技大學郝躍院士團隊張進成教授課題組在超寬禁帶半導體氧化鎵(Ga?O?)射頻器件研究中取得重要突破，創造了該類型器件性能的新紀錄：最高振蕩頻率達90 GHz，在6 GHz頻率下輸出功率密度達到4.1 W/mm，并首次展現了氧化鎵射頻器件的低噪聲潛力—在8 GHz下最小噪聲系數僅為0.48 dB。
 

　　該成果以“Heterogeneous integration of ultrawide bandgap semiconductors for radio frequency power devices”為題，發表于國際頂級綜合期刊《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，通訊作者為張進成教授、香港大學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和美國弗吉尼亞理工大學。此外，前期研究成果入選國際微電子領域頂級會議(IEDM 2023，VLSI 2024)，并受邀在國際知名行業雜志《Compound Semiconductor》專欄報道，標志著我校在超寬禁帶半導體射頻領域的持續原始創新突破并具備國際領先水平。
 

　　高性能半導體射頻器件是通信、雷達、制導、電子對抗等無線電系統的核心。從第一代硅、第二代砷化鎵/磷化銦，到第三代寬禁帶半導體氮化鎵，射頻器件持續推動無線通信與雷達技術的跨越發展。近年來，第四代超寬禁帶半導體氧化鎵因其更寬的禁帶、更高的臨界擊穿場強和高電子飽和速度等優勢，被視為下一代高性能射頻器件的關鍵技術方向。然而，氧化鎵材料熱導率低、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。
 

　　針對上述挑戰，研究團隊在國家自然科學基金委創新研究群體、青A、青B等項目支持下，提出將氧化鎵薄膜與高導熱超寬禁帶半導體氮化鋁襯底進行異質集成的方法，實現了亞納米級界面非晶層結構，并利用氧化鎵/氮化鋁界面處高達3.4 eV的導帶偏移，顯著增強了電子限域能力。通過材料結構優化與工藝創新，團隊成功制備出高性能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到4.6 W/mm和4.1 W/mm，最高振蕩頻率達90 GHz，均為目前氧化鎵射頻器件的國際最高水平。同時，該器件在8 GHz下噪聲系數低至0.48 dB，進一步彰顯了氧化鎵在新一代射頻應用中的廣闊前景。