在5G通信技术迅猛发展的浪潮中，AlN基GaN HEMT材料作为射频功率器件的“心脏”，其性能直接决定着通信基站的能效与可靠性。中国电子科技集团公司第十三研究所在多年技术攻关中一直致力于突破对同类进口材料的依赖，而河北工业大学陈贵锋教授领衔的河北工业大学第三代半导体材料与器件团队在宽禁带半导体领域的前沿积累，恰似一把开启国产替代之门的金钥匙。

河北工业大学在前期走访企业中敏锐地捕捉到这一产学研合作的重大机遇，通过搭建实验平台场地、组建校企联合攻关小组，将高校的分子动力学模拟优势与企业的MOCVD（金属有机化合物化学气相沉积）工艺经验深度融合，开创了“基础研究—工艺开发—场景验证”的协同创新范式。

面对AlN衬底生长过程中的晶格失配、热应力积聚等共性关键技术难题，团队独创性地开发出缓冲层梯度生长技术，犹如在微观世界构筑“抗震结构”，通过精准调控气相沉积过程中的温度场、流场参数，在蓝宝石衬底上培育出（002）晶面半高宽仅97弧秒的AlN单晶薄膜，其晶体质量较传统工艺提升300%。通过优化后的参数，团队创新性地引入原位退火工艺，使得外延层位错密度下降至行业领先水平，犹如为半导体材料注入“修复基因”，进一步破解制约器件可靠性的关键技术瓶颈。

在校企联合攻关的24个月期间，河北工业大学第三代半导体材料与器件团队依托学校材料学科优势，主导AlN衬底制备工艺优化与生长室结构设计；中电科十三所则凭借产业化经验，负责外延材料性能优化。双方通过共享实验数据、联合仿真建模成功将实验室数据成果转化为企业生产线上的工艺参数， 基于新型形核层应力调制技术制备的GaN HEMT材料，其室温电子迁移率飙升至1934cm²/(V·s)，表面粗糙度控制在0.35nm级别。

这些闪耀着智慧光芒的数据，不仅意味着我国在第三代半导体材料领域实现了新的跨越，未来更将完成AlN衬底GaN HEMT材料的国产替代，从根本上打破国外垄断，带动上下游上千亿产业的快速发展，取得巨大经济效益和社会效益。

目前，依托项目，校企共同申请发明专利4项，发表SCI收录论文7篇，联合申报并获批河北省自然科学基金重点项目、河北省高等学校科学研究项目产业化重大专项项目、河北省重大科技支撑计划项目1项，获得河北省科技进步奖一等奖；团队9名研究生、5名本科生依托项目的子课题完成了毕业设计，真正实现将学生的毕业论文写在车间里，成果留在产线上。同时，多名毕业生带着产业化的“火种”进入合作企业及产业链下游公司，为行业输送了紧缺人才。

转载自河北工业大学
‎材料来源：河北工业大学创新研究院（石家庄）
‎单位审核：安海龙 排版、校对：李佳睿 范逸航

编辑： 柴如意 李佳睿 范逸航

责任编辑：付佳欣

编审：霍占良 屠琼芳

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