先進的功率芯片和射頻放大器依賴于寬帶隙(WBG)半導體材料,如氮化鎵(GaN)。中國控制著大部分的鎵供應,并對鎵進行了出口限制。為了應對這一挑戰,美國國防部高級研究計劃局(DARPA)已委托雷神公司開發合成金剛石和氮化鋁(AlN)半導體。
雷神公司的目標是將這些材料應用到優化當前和下一代雷達和通信系統的設備中,如射頻開關、限制器和功率放大器,增強其能力和范圍。這包括協同傳感、電子戰、定向能和集成到高超音速等高速武器系統中的應用。
憑借3.4 eV帶隙,氮化鎵已經成為高功率和高頻半導體領域的領先材料。在高頻性能、高電子遷移率、極端熱管理、更高功率處理和耐用性至關重要的應用中,合成金剛石有潛力超越GaN的能力(其帶隙約為5.5 eV)。然而,合成金剛石是一種新興的半導體材料,其大規模生產仍然存在挑戰。氮化鋁的帶隙甚至更寬,約為6.2 eV,使其更適合上述應用。雷神公司尚未開發出合適的半導體。
在合同的第一階段,雷神公司的先進技術團隊將專注于開發基于金剛石和氮化鋁的半導體薄膜。第二階段將專注于改進和發展金剛石和氮化鋁技術,以用于更大直徑的晶圓,特別是針對傳感器應用。
根據合同條款,雷神公司必須在三年內完成兩個階段,這凸顯了該項目的緊迫性。雷神公司在將氮化鎵和砷化鎵(GaAs)集成到雷達應用中方面已經擁有豐富的經驗。