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       日本住友电气工业株式会社（SEI） 和大阪公立大学 （OMU） 在与日本科学技术振兴机构 （JST） 的联合研究项目中，在 2 英寸多晶金刚石 （PCD） 衬底上制造了氮化镓高电子迁移率晶体管 （GaN HEMT）。该技术被认为是在移动和卫星通信中实现核心设备更高容量和更低功耗的重要一步。

在直径为 2 英寸的多晶金刚石衬底上实现用于高频器件的 GaN-HEMT 结构

       近年来，随着无线通信中信息量的增加，GaN HEMT 等高频器件对更高频率和更高输出功率的需求也随之增加。然而，运行过程中出现的自热限制了器件的输出功率，导致信号传输失败和其他问题，从而降低通信的性能和可靠性。为了解决这些问题，OMU 通过采用金刚石（具有极高的导热性）作为 GaN HEMT 的基板来改善散热特性。

       通常，硅和碳化硅 （SiC） 用作 GaN HEMT 的衬底，但金刚石的热导率比硅高约 12 倍，比 SiC 高 4-6 倍。因此，使用金刚石作为衬底可以分别降低四分之一和一半的热阻。

在硅、SiC 和金刚石上制造的 GaN HEMT 的散热比较（表明在相同施加功率下，温度上升越小，散热效果越好

       以前，由于多晶金刚石的晶粒尺寸大且表面粗糙度差（5-6nm），因此在没有焊料或键合材料的情况下直接键合到 GaN 层很困难。然而，住友电工利用其金刚石衬底抛光技术将表面粗糙度降低到传统水平的一半，并结合 OMU 的技术将 GaN 层从硅衬底转移到多晶金刚石上，成功地将 GaN 层直接粘合到 2 英寸多晶金刚石衬底上。随后，研究人员在多晶金刚石上证明了 GaN 结构具有均匀的散热特性。该研究中使用的 GaN 层由 Air Water Inc 提供，作为硅衬底上的 GaN/SiC 外延层。

       OMU 提供了将硅衬底上生长的 GaN/SiC 外延层转移到金刚石衬底上的技术，以制造 GaN HEMT 器件。住友电工提供了大型多晶金刚石基板的制造和抛光技术，这些基板已用于散热材料和工具产品。

       未来双方将基于4英寸基板推进量产化技术开发，通过优化键合条件提升器件性能，加速产业化进程。