长期以来，『半导体』面临一个根本矛盾：下一代材料性能更好，但制造方法却难以掌握。西安电子科技大学领军教授周弘用控制火候的比喻形象地描述了这一挑战。
西安电子科技大学郝跃院士张进成教授团队在这一难题上实现了重大突破。他们通过将材料间的“岛状”连接转化为原子级平整的“薄膜”，使『芯片』散热效率与综合性能大幅提升。这项成果打破了近二十年的技术停滞，在前沿科技领域展现出巨大潜力，并已发表在国际顶级期刊《自然·通讯》与《科学·进展》上。
在『半导体』器件中，不同材料层间的界面质量直接决定了整体性能。特别是在以氮化镓为代表的第三代『半导体』和以氧化镓为代表的第四代『半导体』中，如何高效、可靠地集成这些材料成为关键挑战。传统方法使用氮化铝作为中间的“粘合层”，但生长过程中会形成无数不规则且凹凸不平的“岛屿”。这导致热量传递时阻力极大，形成“热堵点”，最终影响『芯片』性能甚至导致器件烧毁。这个问题自2014年相关成核技术获得诺贝尔奖以来一直未能彻底解决，成为制约射频『芯片』功率提升的最大瓶颈。
研究团队创新性地开发出“离子注入诱导成核”技术，将原来随机、不均匀的生长过程转变为精准、可控的均匀生长。这项工艺使氮化铝层从粗糙的“多晶岛状”结构转变为原子排列高度规整的“单晶薄膜”。这一转变带来了质的飞跃：平整的单晶薄膜大大减少了界面缺陷，热可快速通过缓冲/成核层导出。实验数据显示，新结构的界面热阻仅为传统“岛状”结构的三分之一。这项看似基础的材料工艺革新解决了从第三代到第四代『半导体』都面临的共性散热难题，为后续的性能爆发奠定了最关键的基础。
基于这项创新的氮化铝薄膜技术，研究团队制备出的氮化镓微波功率器件，在X波段和Ka波段分别实现了42 W/mm和20 W/mm的输出功率密度。这一数据将国际同类器件的性能纪录提升了30%到40%，是近二十年来该领域最大的一次突破。这意味着在『芯片』面积不变的情况下，装备探测距离可以显著增加；对于通信基站而言，则能实现更远的信号覆盖和更低的能耗。
这项技术的红利也将逐步显现。虽然当前民用手机等设备尚不需要如此高的功率密度，但基础技术的进步是普惠的。未来，手机在偏远地区的信号接收能力可能更强，续航时间也可能更长。更深远的影响在于，它为推动5G/6G通信、卫星『互联网』等未来产业的发展储备了关键的核心器件能力。
这项研究成果的核心价值在于成功地将氮化铝从一种特定的“粘合剂”转变为一个可适配、可扩展的“通用集成平台”，为解决各类『半导体』材料高质量集成的世界性难题提供了可复制的中国范式。研究团队表示，如果未来能将中间层替换为金刚石，器件的功率处理能力有望再提升一个数量级，达到现在的十倍甚至更多。这种对材料极限的持续探索正是『半导体』技术不断向前发展的核心动力。
