西电团队用“钻石”给氧化镓“降温” 科研新突破助电子器件效能耐用性“双提升”

　　手机卡顿、电脑死机、电动车续航打折，这些日常烦恼背后，都可能藏着电子器件“发烧”的隐患。近日，西安电子科技大学郝跃院士团队的张进成教授和宁静教授领衔的研究，为解决这一问题带来了突破——他们让“散热差”的氧化镓与“导热王”多晶金刚石成功“牵手”，大幅提升了电子器件的散热能力和可靠性。

　　据悉，作为下一代高功率电子器件的“明星材料”，氧化镓凭借耐高压、成本低的优势，在电动汽车、5G基站等领域前景广阔。但它有个致命短板：导热能力仅为硅材料的五分之一，工作时极易“过热”，就像给跑车装了小散热器，直接制约和影响着器件性能和寿命。

　　为给氧化镓“降温”，团队成员想到了导热性能顶尖的金刚石。但单晶金刚石尺寸小、价格高，难以大规模应用。于是，他们转向成本更低的多晶金刚石，但却面临新难题——氧化镓薄膜在多晶金刚石上会“乱长”，产生裂缝和应力，由此导致散热效果大打折扣。

　　关键时刻，“石墨烯”成了完美“中间人”。团队将石墨烯作为缓冲层，它就像个“翻译官”一样，化解了两种材料的“沟通障碍”，屏蔽了多晶衬底的粗糙影响，再通过“氧-晶格协同调控”技术精细控制氧气和原子排列，让氧化镓薄膜平整且高质量地“安家”在多晶金刚石上，让材料应力大幅降低。

　　实验结果显示：氧化镓与金刚石之间的热阻仅为2.82m2·K/GW，是传统技术的十分之一左右。基于该结构的光电探测器表现亮眼，光暗电流比高达106，响应度达210A/W，灵敏度实现翻倍。这项技术突破不仅解决了氧化镓器件“自热”的痛点，也让高导热金刚石与氧化镓实现高效“联姻”。

　　据预测，随着该技术的推广应用，未来新能源汽车、轨道交通、航天装备、智能电网等领域均有望迎来更高效、更耐用的电子器件，并借此为产业发展注入新动力。

　　(记者 任娜)