美國(guó)空軍研究實驗室（AFRL）宣布已經發現一(yī)種新的生長(cháng)和(hé)轉移氮化镓（GaN）方法，為(wèi)未來第五代、高速、靈活的通(tōng)信系統奠定了(le)基礎。
AFRL材料和(hé)制造部的科學家Nicholas Glavin說：“我們展示了(le)在柔性襯底上(shàng)生長(cháng)和(hé)放置材料的能(néng)力，從(cóng)而為(wèi)可(kě)穿戴設備或電子設備的供電提供了(le)潛在可(kě)能(néng)。 我們是有史以來第一(yī)個展示出基于氮化镓的柔性RF（射頻(pín)）晶體管器件的公司，該器件實際上(shàng)具有一(yī)定的延展性和(hé)柔性。”

GaN 的制造新方法

砷化镓（GaAs）通(tōng)常是無限設備的首選材料，但(dàn)由于GaAs在高功率下(xià)傳輸高頻(pín)信号的能(néng)力有限，使其傳輸高頻(pín)數(shù)據時(shí)出現延遲或者說數(shù)據傳輸速率低(dī)。相比之下(xià)，GaN具有以高功率高頻(pín)率傳輸大量數(shù)據信息的卓越能(néng)力，但(dàn)由于材料制造的成本過高，通(tōng)常需要(yào)諸如(rú)藍(lán)寶石等剛性襯底、精确的熱(rè)穩定性和(hé)化學穩定性，使其在應用上(shàng)受到限制。另外(wài)，用這(zhè)種方法在襯底上(shàng)生長(cháng)的GaN隻能(néng)用于平坦的平面，不能(néng)彎曲或拉伸。

AFRL的新型GaN生産方法利用了(le)氮化硼的物(wù)理特性。 GaN在氮化硼上(shàng)生長(cháng)，然後，利用氮化硼和(hé)氮化镓生長(cháng)表面之間(jiān)的弱化學鍵，使得氮化镓能(néng)夠轉移到另一(yī)個襯底上(shàng)，從(cóng)而在獨特的平台和(hé)器件上(shàng)實現通(tōng)信能(néng)力。

成果意義

Glavin表示：“我們看(kàn)到這(zhè)個研究直接有益于空軍的兩個主要(yào)應用。一(yī)是可(kě)穿戴系統。當我們通(tōng)過作(zuò)戰人(rén)員(yuán)等可(kě)穿戴設備攜帶人(rén)員(yuán)收集更多信息時(shí)，或開(kāi)發更多傳感器技術(shù)時(shí)，我們需要(yào)獲取這(zhè)些信息并通(tōng)知采取行(xíng)動。基于GaN的靈活發射器可(kě)以更有效的完成這(zhè)些操作(zuò)。二是靈活的共形雷達技術(shù)。典型的雷達系統體積龐大，但(dàn)使用這(zhè)種技術(shù)，我們可(kě)以創建更容易集成到動态環境中的系統。”

另一(yī)個好處是直接在天線系統上(shàng)進行(xíng)功率放大。如(rú)果有一(yī)個靈活的功率放大器，就可(kě)以盡可(kě)能(néng)靠近雷達天線，隻需要(yào)消除信号傳播的距離就可(kě)以提高性能(néng)。 靈活的氮化镓能(néng)夠将放大器與天線放在同一(yī)個平台上(shàng)，提高性能(néng)和(hé)傳輸效率。

柔性GaN 潛力巨大

AFRL靈活射頻(pín)電子材料和(hé)工(gōng)藝團隊負責人(rén)Donald Dorsey博士說：“進一(yī)步開(kāi)發GaN材料時(shí)國(guó)防部的首要(yào)任務。我們是首個演示GaN柔性射頻(pín)晶體管器件，且能(néng)夠在拉伸情況下(xià)保持高性能(néng)的團隊。我們有能(néng)力研發出用于高功率通(tōng)信和(hé)雷達的、更緊湊、多功能(néng)的GaN高頻(pín)發射機。”

随着通(tōng)信需求的不斷增長(cháng)和(hé)迅速擴大，将GaN轉移到柔性或其他(tā)任意襯底的能(néng)力對空軍具有巨大的價值。

未來工(gōng)作(zuò)

Glavin說：“我們正在進行(xíng)材料集成的研究，将繼續優化AFRL開(kāi)發的GaN與多種材料表面的整合能(néng)力，并将尋找方法提升性能(néng)和(hé)轉移工(gōng)藝。團隊已經針對材料生長(cháng)工(gōng)藝和(hé)将GaN 用于射頻(pín)器件兩方面的研究申請(qǐng)專利。”