Investigadores da Universidade de Cornell desenvolveram uma nova arquitetura de transistor chamada XHEMT, que promete não apenas transformar o design de produtos eletrônicos de alta potência sem fio, mas também mitigar a fragilidade da cadeia de fornecimento de materiais semicondutores críticos. O XHEMT incorpora uma camada ultrafina de nitreto de gálio, construída sobre um substrato de nitreto de alumínio monocristalino de baixa densidade de defeitos e banda proibida ultralarga, permitindo suportar temperaturas e tensões mais elevadas e reduzindo perdas elétricas.
Esta pesquisa, liderada conjuntamente por especialistas da Escola de Engenharia Elétrica e de Computação, do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais e do Instituto Kavli de Nanociência da Universidade de Cornell, foi detalhada em um artigo publicado na revista Advanced Electronic Materials. O XHEMT foi projetado especificamente para amplificadores de potência de radiofrequência, componentes essenciais para redes sem fio 5G/6G e sistemas de radar de defesa. Ao utilizar um substrato de nitreto de alumínio com maior condutividade térmica, opera a temperaturas de canal mais baixas e em regimes de alta potência, estendendo o alcance de comunicação ou o desempenho do radar.
Em comparação com dispositivos convencionais baseados em nitreto de gálio, as camadas de material do XHEMT apresentam correspondência de rede cristalina, reduzindo defeitos cristalinos em aproximadamente um milhão de vezes. O Professor Xing observou que o novo substrato de nitreto de alumínio essencialmente elimina esses defeitos, oferecendo uma vantagem significativa para iterações futuras. Além disso, reduzir a dependência do nitreto de gálio é crucial para a pesquisa e manufatura nos EUA; o XHEMT requer quantidades mínimas de gálio, diminuindo os riscos da cadeia de fornecimento.
Os cristais únicos de nitreto de alumínio utilizados neste estudo foram produzidos pela Crystal IS, com sede em Albany, Nova York, uma das poucas empresas capazes de cultivar cristais únicos de nitreto de alumínio na qualidade necessária. Jena destacou que os substratos de nitreto de alumínio já são usados em fotônica, e esta pesquisa abre novos caminhos para aplicações em eletrônica. Em 1º de dezembro, a revista APL Materials também destacou o progresso do XHEMT em direção à prontidão para comercialização.
