手機(jī)卡頓、電腦死機(jī)、電動車?yán)m(xù)航打折，這些日常煩惱背后，都可能藏著電子器件“發(fā)燒”的隱患。近日，西安電子科技大學(xué)郝躍院士團(tuán)隊(duì)的張進(jìn)成教授和寧靜教授領(lǐng)銜的研究，為解決這一問題帶來了突破——他們讓“散熱差”的氧化鎵與“導(dǎo)熱王”多晶金剛石成功“牽手”，大幅提升了電子器件的散熱能力和可靠性。

　　據(jù)悉，作為下一代高功率電子器件的“明星材料”，氧化鎵憑借耐高壓、成本低的優(yōu)勢，在電動汽車、5G基站等領(lǐng)域前景廣闊。但它有個致命短板：導(dǎo)熱能力僅為硅材料的五分之一，工作時極易“過熱”，就像給跑車裝了小散熱器，直接制約和影響著器件性能和壽命。

　　為給氧化鎵“降溫”，團(tuán)隊(duì)成員想到了導(dǎo)熱性能頂尖的金剛石。但單晶金剛石尺寸小、價格高，難以大規(guī)模應(yīng)用。于是，他們轉(zhuǎn)向成本更低的多晶金剛石，但卻面臨新難題——氧化鎵薄膜在多晶金剛石上會“亂長”，產(chǎn)生裂縫和應(yīng)力，由此導(dǎo)致散熱效果大打折扣。

　　關(guān)鍵時刻，“石墨烯”成了完美“中間人”。團(tuán)隊(duì)將石墨烯作為緩沖層，它就像個“翻譯官”一樣，化解了兩種材料的“溝通障礙”，屏蔽了多晶襯底的粗糙影響，再通過“氧-晶格協(xié)同調(diào)控”技術(shù)精細(xì)控制氧氣和原子排列，讓氧化鎵薄膜平整且高質(zhì)量地“安家”在多晶金剛石上，讓材料應(yīng)力大幅降低。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：氧化鎵與金剛石之間的熱阻僅為2.82m2·K/GW，是傳統(tǒng)技術(shù)的十分之一左右?；谠摻Y(jié)構(gòu)的光電探測器表現(xiàn)亮眼，光暗電流比高達(dá)106，響應(yīng)度達(dá)210A/W，靈敏度實(shí)現(xiàn)翻倍。這項(xiàng)技術(shù)突破不僅解決了氧化鎵器件“自熱”的痛點(diǎn)，也讓高導(dǎo)熱金剛石與氧化鎵實(shí)現(xiàn)高效“聯(lián)姻”。

　　據(jù)預(yù)測，隨著該技術(shù)的推廣應(yīng)用，未來新能源汽車、軌道交通、航天裝備、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域均有望迎來更高效、更耐用的電子器件，并借此為產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入新動力。

　　(記者 任娜)