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来比喻这一难题。
郝跃院士张进成教授团队在这一核心难题上实现了历史性跨越。他们通过将材料间的“岛状”连接转化为原子级平整的“薄膜”，使芯片的散热效率与综合性能大幅提升。这不仅打破了近二十年的技术停滞，还在前沿科技领域展现出巨大潜力，相关成果已发表在国际顶级期刊《自然·通讯》与《科学·进展》。
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，关键挑战在于如何高效、可靠地集成这些材料。传统方法使用氮化铝作为中间的“粘合层”，但在生长时会形成无数不规则且凹凸不平的“岛屿”。这种结构导致热量在界面传递时阻力极大，形成“热堵点”。热量散不出去，会导致性能下降甚至器件烧毁。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。
研究团队的突破在于从根本上改变了氮化铝层的生长模式。他们创新性地开发出“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”。这一转变大大减少了界面缺陷，使热可快速通过缓冲/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。
