<p>新聞：微電子</p>
<p>康奈爾大學在單晶氮化鋁基底上開發了用於射頻功率放大器的 HEMTs</p>
<p>康奈爾大學開發了一種新的高功率無線電子器件的晶體管架構，旨在解決氮化鎵的供應鏈脆弱性（《超寬帶單晶氮化鋁基底上的 XHEMTs》，《先進電子材料》，2025 年 11 月 29 日，https://doi.org/10.1002/aelm.202500393）。</p>
<p>單晶高電子遷移率晶體管（XHEMT）包括一個超薄的偽形氮化鎵（GaN）通道層，夾在氮化鋁（AlN）層之間，製造在大塊單晶氮化鋁基底上，其低缺陷密度和超寬帶隙使其能夠承受更高的温度和電壓，同時減少電能損耗。</p>
<p>該研究由 Huili Grace Xing 教授（威廉·L·誇肯布什教授）、Debdeep Jena 教授（大衞·E·伯爾教授）共同領導，二人均來自康奈爾大學電氣與計算機工程學院、材料科學與工程系以及康奈爾納米科學卡夫利研究所，博士生 Eungkyun Kim 參與其中。</p>
<p>XHEMT 旨在用於 5G 和新興 6G 無線網絡中的射頻功率放大器，以及國家防禦應用的雷達系統。在高頻率下推送大量電能會產生熱量並降低性能。</p>
<p>“由於我們使用的氮化鋁基底具有更高的熱導率，通道温度相比其他技術更低，” Kim 指出。“這為在更高功率下運行打開了可能性，擴展了當前的通信範圍或雷達能力。”</p>
<p>XHEMT 的材料層從上到下晶格匹配，導致其晶體缺陷數量比傳統的基於氮化鎵的設備（在硅、碳化硅或藍寶石上生長）少約一百萬倍。</p>
<p>“這些缺陷可以貫穿整個設備，而我們新的氮化鋁基底基本上消除了它們，” Xing 説。“雖然這需要更詳細的研究，但我認為這將在該設備的後續版本中帶來巨大的優勢。”</p>
<h2>減少對氮化鎵的依賴</h2>
<p>隨着對高性能電子產品需求的增長，對氮化鎵等材料的需求也在增加，這些材料應用於從智能手機充電器到基站的各個領域。減少對氮化鎵的依賴對美國的研究和製造變得越來越重要，Jena 指出。</p>
<p>“超過 90% 的氮化鎵是在美國以外生產的，而在半導體技術中對其的關鍵需求吸引了出口限制，” Jena 指出。“供應鏈受到嚴重干擾，但通過這種特定的氮化鋁 XHEMT，我們使用的氮化鎵非常非常少，減少了幾個數量級的使用。”</p>
<p>研究中使用的氮化鋁單晶是與美國紐約州奧爾巴尼的 Crystal IS 公司合作生產的（這是全球僅有的幾家能夠以 XHEMT 所需質量生長氮化鋁的製造商之一）。</p>
<p>“氮化鋁基底已被用於光子學，但這項研究真正為電子應用打開了大門，” Jena 説。“我們展示了可以利用在美國生產的半導體材料創造新的價值和市場。”</p>
<p>該技術向商業化準備的進展在 12 月 1 日的《APL 材料》中得到了強調，展示了在 3 英寸 AlN 晶圓上 XHEMT 結構的晶圓級生長——該工作得到了東北地區國防技術中心 NORDTECH 的支持。</p>
<p>XHEMT 中使用的材料層由康奈爾大學的博士生 Yu-Hsin Chen 和研究助理 Jimy Encomendero 開發。其原子結構由博士生 Naomi Pieczulewski 和大衞·穆勒（應用與工程物理學院的塞繆爾·B·埃克特工程教授）進行研究。</p>
<p>該研究得到了美國陸軍研究辦公室、國防高級研究計劃局和旭化成公司的支持。部分研究在康奈爾納米尺度設施和康奈爾材料研究中心進行，均得到國家科學基金會的支持。</p>
<p>康奈爾大學升級實驗室，配備 MOCVD 系統以開發下一代氮化物材料</p>
<p>康奈爾的 Huili Grace Xing 將獲得 2025 年 SIA 和 SRC 頒發的大學技術研究獎</p>
<p>寬帶隙電子學</p>
<p>advanced.onlinelibrary.wiley.com</p>
<p>www.engineering.cornell.edu</p>

<p>康奈爾大學開發了一種新的高電子遷移率晶體管（XHEMT）架構，採用單晶 AlN 基板用於射頻功率放大器，解決了鎵的供應鏈脆弱性。這項創新由惠麗·格蕾絲·星教授和德布迪普·傑納教授領導，提供了更好的熱導率和減少鎵的使用，提升了 5G/6G 網絡和雷達系統的性能。這項研究得到了多個機構的支持，突顯了美國生產的半導體材料在電子應用中的潛力</p>

<p>News: Microelectronics</p>
<div class="lb-trans"><p>新聞：微電子</p>
</div><p>Cornell develops HEMTs on single-crystal AlN substrate for RF power amplifiers</p>
<div class="lb-trans"><p>康奈爾大學在單晶氮化鋁基底上開發了用於射頻功率放大器的 HEMTs</p>
</div><p>Cornell University has developed a new transistor architecture for high-power wireless electronics that addresses supply chain vulnerabilities for gallium (‘XHEMTs on Ultrawide Bandgap Single-Crystal AlN Substrates’, Advanced Electronic Materials, 29 November 2025, https://doi.org/10.1002/aelm.202500393).</p>
<div class="lb-trans"><p>康奈爾大學開發了一種新的高功率無線電子器件的晶體管架構，旨在解決氮化鎵的供應鏈脆弱性（《超寬帶單晶氮化鋁基底上的 XHEMTs》，《先進電子材料》，2025 年 11 月 29 日，https://doi.org/10.1002/aelm.202500393）。</p>
</div><p>The single-crystal high-electron-mobility transistor (XHEMT) includes an ultra-thin pseudomorphic gallium nitride (GaN) channel layer sandwiched between AlN layers, fabricated on a bulk single-crystal aluminium nitride substrate, whose low defect densities and ultrawide bandgap allow it to withstand higher temperatures and voltages while reducing electrical losses.</p>
<div class="lb-trans"><p>單晶高電子遷移率晶體管（XHEMT）包括一個超薄的偽形氮化鎵（GaN）通道層，夾在氮化鋁（AlN）層之間，製造在大塊單晶氮化鋁基底上，其低缺陷密度和超寬帶隙使其能夠承受更高的温度和電壓，同時減少電能損耗。</p>
</div><p>The research was co-led by Huili Grace Xing, the William L. Quackenbush Professor, Debdeep Jena, the David E. Burr Professor – both in the School of Electrical and Computer Engineering, the Department of Materials Science and Engineering, and the Kavli Institute at Cornell for Nanoscale Science – and doctoral student Eungkyun Kim.</p>
<div class="lb-trans"><p>該研究由 Huili Grace Xing 教授（威廉·L·誇肯布什教授）、Debdeep Jena 教授（大衞·E·伯爾教授）共同領導，二人均來自康奈爾大學電氣與計算機工程學院、材料科學與工程系以及康奈爾納米科學卡夫利研究所，博士生 Eungkyun Kim 參與其中。</p>
</div><p>The XHEMT is designed for radio frequency power amplifiers in 5G and emerging 6G wireless networks, as well as radar systems for national defense applications. Pushing large amounts of electrical power at high frequencies generates heat and degrades performance.</p>
<div class="lb-trans"><p>XHEMT 旨在用於 5G 和新興 6G 無線網絡中的射頻功率放大器，以及國家防禦應用的雷達系統。在高頻率下推送大量電能會產生熱量並降低性能。</p>
</div><p>“Because we’re using an aluminium nitride substrate with much higher thermal conductivity, the channel temperature is lower compared to other technologies,” notes Kim. “This opens the possibility of operating at even higher power, extending the present communication range or radar capability.”</p>
<div class="lb-trans"><p>“由於我們使用的氮化鋁基底具有更高的熱導率，通道温度相比其他技術更低，” Kim 指出。“這為在更高功率下運行打開了可能性，擴展了當前的通信範圍或雷達能力。”</p>
</div><p>The XHEMT’s material layers are lattice matched from top to bottom, resulting in about a one-million-fold fewer crystalline defects than traditional GaN-based devices grown on silicon, silicon carbide or sapphire.</p>
<div class="lb-trans"><p>XHEMT 的材料層從上到下晶格匹配，導致其晶體缺陷數量比傳統的基於氮化鎵的設備（在硅、碳化硅或藍寶石上生長）少約一百萬倍。</p>
</div><p>“These defects can propagate all the way through a device, whereas our new aluminium nitride substrate basically eliminates them,” Xing says. “While this needs to be studied in more detail, I think it will translate to a tremendous advantage in the upcoming iterations of this device.”</p>
<div class="lb-trans"><p>“這些缺陷可以貫穿整個設備，而我們新的氮化鋁基底基本上消除了它們，” Xing 説。“雖然這需要更詳細的研究，但我認為這將在該設備的後續版本中帶來巨大的優勢。”</p>
</div><h2>Reducing reliance on gallium</h2>
<div class="lb-trans"><h2>減少對氮化鎵的依賴</h2>
</div><p>As demand for high-performance electronics grows, so does demand for materials like gallium nitride in applications ranging from smartphone chargers to cell towers. Reducing dependence on gallium is becoming increasingly important for US research and manufacturing, notes Jena.</p>
<div class="lb-trans"><p>隨着對高性能電子產品需求的增長，對氮化鎵等材料的需求也在增加，這些材料應用於從智能手機充電器到基站的各個領域。減少對氮化鎵的依賴對美國的研究和製造變得越來越重要，Jena 指出。</p>
</div><p>“More than 90% of all gallium is produced outside the US, and the critical need for it in semiconductor technology has attracted export restrictions,” notes Jena. “The supply chain has been highly disrupted but, with this particular aluminium nitride XHEMT, we use very, very little gallium, cutting down on its usage by several orders of magnitude,” he adds.</p>
<div class="lb-trans"><p>“超過 90% 的氮化鎵是在美國以外生產的，而在半導體技術中對其的關鍵需求吸引了出口限制，” Jena 指出。“供應鏈受到嚴重干擾，但通過這種特定的氮化鋁 XHEMT，我們使用的氮化鎵非常非常少，減少了幾個數量級的使用。”</p>
</div><p>The aluminium nitride single crystal used in the research was produced in collaboration with Crystal IS of Albany, NY, USA (one of only a few manufacturers in the world capable of growing it with the quality required for the XHEMT).</p>
<div class="lb-trans"><p>研究中使用的氮化鋁單晶是與美國紐約州奧爾巴尼的 Crystal IS 公司合作生產的（這是全球僅有的幾家能夠以 XHEMT 所需質量生長氮化鋁的製造商之一）。</p>
</div><p>“Aluminium nitride substrates have been used for photonics, but this research really opens the door for electronics applications,” Jena says. “We’re showing that we can take semiconductor materials that were produced here in the US and create new value and new markets for them.”</p>
<div class="lb-trans"><p>“氮化鋁基底已被用於光子學，但這項研究真正為電子應用打開了大門，” Jena 説。“我們展示了可以利用在美國生產的半導體材料創造新的價值和市場。”</p>
</div><p>The technology’s progress toward commercial readiness was highlighted on 1 December in APL Materials, which showed wafer-scale growth of the XHEMT structure on 3-inch AlN wafers – work supported through the Northeast Regional Defense Technology Hub NORDTECH.</p>
<div class="lb-trans"><p>該技術向商業化準備的進展在 12 月 1 日的《APL 材料》中得到了強調，展示了在 3 英寸 AlN 晶圓上 XHEMT 結構的晶圓級生長——該工作得到了東北地區國防技術中心 NORDTECH 的支持。</p>
</div><p>The material layers used in the XHEMT were developed at Cornell by doctoral student Yu-Hsin Chen and research associate Jimy Encomendero. Their atomic structures were investigated by doctoral student Naomi Pieczulewski and David Muller (the Samuel B. Eckert Professor of Engineering in the School of Applied and Engineering Physics).</p>
<div class="lb-trans"><p>XHEMT 中使用的材料層由康奈爾大學的博士生 Yu-Hsin Chen 和研究助理 Jimy Encomendero 開發。其原子結構由博士生 Naomi Pieczulewski 和大衞·穆勒（應用與工程物理學院的塞繆爾·B·埃克特工程教授）進行研究。</p>
</div><p>The research was supported by the Army Research Office, the Defense Advanced Research Projects Agency and the Asahi-Kasei Corp. Parts of the research were performed at the Cornell NanoScale Facility and the Cornell Center for Materials Research, both supported by the National Science Foundation.</p>
<div class="lb-trans"><p>該研究得到了美國陸軍研究辦公室、國防高級研究計劃局和旭化成公司的支持。部分研究在康奈爾納米尺度設施和康奈爾材料研究中心進行，均得到國家科學基金會的支持。</p>
</div><p>Cornell upgrades lab with MOCVD system for next-gen nitride materials</p>
<div class="lb-trans"><p>康奈爾大學升級實驗室，配備 MOCVD 系統以開發下一代氮化物材料</p>
</div><p>Cornell’s Huili Grace Xing to receive 2025 University Research Award in Technology from SIA and SRC</p>
<div class="lb-trans"><p>康奈爾的 Huili Grace Xing 將獲得 2025 年 SIA 和 SRC 頒發的大學技術研究獎</p>
</div><p>Wide-bandgap electronics</p>
<div class="lb-trans"><p>寬帶隙電子學</p>
</div><p>advanced.onlinelibrary.wiley.com</p>
<div class="lb-trans"><p>advanced.onlinelibrary.wiley.com</p>
</div><p>www.engineering.cornell.edu</p>
<div class="lb-trans"><p>www.engineering.cornell.edu</p>
</div>

康奈爾大學在單晶氮化鋁基板上開發高電子遷移率晶體管（HEMT）用於射頻功率放大器