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氮化镓|美国空军研究实验室研究出柔性氮化镓生长新要领,对射频器件意义重大

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美国空军研究实验室(AFRL)宣布已经发明一种新的生长和转移氮化镓(GaN)要领,为未来第五代、高速、灵活的通信系统奠定了底子。
AFRL质料和制造部的科学家Nicholas Glavin说:“我们展示了在柔性衬底上生长和安排质料的能力,从而为可穿着设备或电子设备的供电提供了潜在可能。 我们是有史以来第一个展示出基于氮化镓的柔性RF(射频)晶体管器件的公司,该器件实际上具有一定的延展性和柔性。”

GaN 的制造新要领

砷化镓(GaAs)通常是无限设备的首选质料,但由于GaAs在高功率下传输高频信号的能力有限,使其传输高频数据时出现延迟大概说数据传输速率低。相比之下,GaN具有以高功率高频率传输大量数据信息的卓越能力,但由于质料制造的本钱过高,通常需要诸如蓝宝石等刚性衬底、精确的热稳定性和化学稳定性,使其在应用上受到限制。另外,用这种要领在衬底上生长的GaN只能用于平坦的平面,不能弯曲或拉伸。

AFRL的新型GaN生产要领利用了氮化硼的物理特性。 GaN在氮化硼上生长,然后,利用氮化硼和氮化镓生长外貌之间的弱化学键,使得氮化镓能够转移到另一个衬底上,从而在奇特的平台和器件上实现通信能力。

结果意义

Glavin体现:“我们看到这个研究直接有益于空军的两个主要应用。一是可穿着系统。当我们通过作战人员等可穿着设备携带人员收集更多信息时,或开发更多传感器技能时,我们需要获取这些信息并通知接纳行动。基于GaN的灵活发射器可以更有效的完成这些操纵。二是灵活的共形雷达技能。典范的雷达系统体积庞大,但使用这种技能,我们可以创建更容易集成到动态情况中的系统。”

另一个利益是直接在天线系统上进行功率放大。如果有一个灵活的功率放大器,就可以尽可能靠近雷达天线,只需要消除信号流传的距离就可以提高性能。 灵活的氮化镓能够将放大器与天线放在同一个平台上,提高性能和传输效率。

柔性GaN 潜力巨大

AFRL灵活射频电子质料和工艺团队卖力人Donald Dorsey博士说:“进一步开发GaN质料时国防部的首要任务。我们是首个演示GaN柔性射频晶体管器件,且能够在拉伸情况下保持高性能的团队。我们有能力研发出用于高功率通信和雷达的、更紧凑、多成果的GaN高频发射机。”

随着通信需求的不绝增长和迅速扩大,将GaN转移到柔性或其他任意衬底的能力对空军具有巨大的代价。

未来事情

Glavin说:“我们正在进行质料集成的研究,将继承优化AFRL开发的GaN与多种质料外貌的整合能力,并将寻找要领提升性能和转移工艺。团队已经针对证料生长工艺和将GaN 用于射频器件两方面的研究申请专利。

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