新聞事件：

• 法國(guó)和瑞士科學(xué)家研制成功高性能氮化鎵晶體管

事件影響：

• 科學(xué)家可據(jù)高性能氮化鎵晶體管研制出混合電子元件
• 氮化鎵晶體管可使計(jì)算機(jī)、手機(jī)及動(dòng)力電子設(shè)備更高效

據(jù)悉，法國(guó)和瑞士科學(xué)家首次使用氮化鎵在（100）-硅（晶體取向?yàn)?00）基座上，成功制造出了性能優(yōu)異的高電子遷徙率晶體管（HEMTs）。此前，氮化鎵只能用于（111）-硅上，而目前廣泛使用的由硅制成的互補(bǔ)性金屬氧化半導(dǎo)體（CMOS）芯片一般在（100）-硅或（110）-硅晶圓上制成。這表明，新晶體管能同由（110）-硅制成的CMOS芯片兼容，科學(xué)家可據(jù)此研制出兼具CMOS芯片的計(jì)算能力和氮化鎵晶體管大功率容量的混合電子元件，以獲得更小更快、能耗更低的電子設(shè)備。

晶體管主要由硅制成，用在高電壓電路中，其作用是計(jì)算以及增強(qiáng)電子射頻信號(hào)。瑞士蘇黎世聯(lián)邦高等工學(xué)院（ETH）的科倫坡·博羅內(nèi)斯說(shuō)：“硅是上帝賜予工程師們的禮物。硅不僅是做基座，也是做半導(dǎo)體和芯片的基本材料。”

然而，硅也有缺陷。當(dāng)溫度超過(guò)200攝氏度后，硅基設(shè)備開(kāi)始出故障。氮化鎵晶體管能應(yīng)對(duì)1000攝氏度以上的高溫；其能應(yīng)對(duì)的電場(chǎng)強(qiáng)度也是硅的50多倍，這使科學(xué)家們可用氮化鎵制造出更快的電子線路。博羅內(nèi)斯說(shuō)：“這一點(diǎn)對(duì)于通訊來(lái)說(shuō)尤為重要，因?yàn)楣こ處焸兡芙璐烁旄行У靥幚硇畔ⅰ?rdquo;

但科學(xué)家們一直認(rèn)為氮化鎵技術(shù)太過(guò)昂貴，不能取代硅技術(shù)。不過(guò)，最近工程師們開(kāi)始利用氮化鎵在構(gòu)建動(dòng)力電子設(shè)備方面的優(yōu)勢(shì)，希冀研發(fā)出更快、更耐熱、能效更高的晶體管。

因?yàn)榈壓凸柽@兩種材料的屬性不同，很難將兩者結(jié)合在一個(gè)晶圓上，并且在加熱過(guò)程中可能也會(huì)產(chǎn)生裂痕。不過(guò)，在最新研究中，博羅內(nèi)斯和法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心的科學(xué)家成功地將氮化鎵種植在（100）-硅晶圓上，制造出了新的氮化鎵晶體管，也解決了高溫可能產(chǎn)生裂痕的問(wèn)題。

（100）-硅基座的成本為每平方厘米50美分，比常用的藍(lán)寶石或碳化硅基座更便宜（碳化硅基座的成本為每平方厘米5美元至20美元），大大降低了氮化鎵技術(shù)的成本?？茖W(xué)家們也可以使用硅制造出直徑為30厘米的大晶圓，用藍(lán)寶石或碳化硅則無(wú)法做到這些。

另外，氮化鎵具有良好的耐熱性能，因此由其制成的動(dòng)力電子設(shè)備幾乎不需要冷卻。博羅內(nèi)斯表示，如果移動(dòng)通訊基站配備氮化鎵晶體管，運(yùn)營(yíng)商將不再需要高能耗的冷卻系統(tǒng)。照明能耗約占全球能耗的20%，用氮化鎵制成的一個(gè)5瓦的燈泡與傳統(tǒng)60瓦的白熾燈一樣明亮，因此，氮化鎵有助于為照明領(lǐng)域節(jié)省大量能源。

科學(xué)家們也已證明，氮化鎵晶體管能更快發(fā)光，且頻率可高達(dá)205G赫茲，足以使計(jì)算機(jī)、手機(jī)以及動(dòng)力電子設(shè)備更快、更小且更經(jīng)濟(jì)。