手機卡頓、電腦死機、電動車續(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，西安電子科技大學郝躍院士團隊的張進成教授和寧靜教授領銜的研究，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基站等領域前景廣闊。但它有個致命短板：導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”，團隊成員想到了導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)生裂縫和應力，由此導致散熱效果大打折扣。

　　關(guān)鍵時刻，“石墨烯”成了完美“中間人”。團隊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，讓材料應力大幅降低。

　　實驗結(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106，響應度達210A/W，靈敏度實現(xiàn)翻倍。這項技術(shù)突破不僅解決了氧化鎵器件“自熱”的痛點，也讓高導熱金剛石與氧化鎵實現(xiàn)高效“聯(lián)姻”。

　　據(jù)預測，隨著該技術(shù)的推廣應用，未來新能源汽車、軌道交通、航天裝備、智能電網(wǎng)等領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)