日本住友電氣工業株式會社（SEI） 和大阪公立大學 （OMU） 在與日本科學技術振興機構 （JST） 的聯合研究項目中，在 2 英寸多晶金剛石 （PCD） 襯底上制造了氮化鎵高電子遷移率晶體管 （GaN HEMT）。該技術被認為是在移動和衛星通信中實現核心設備更高容量和更低功耗的重要一步。

在直徑為 2 英寸的多晶金剛石襯底上實現用于高頻器件的 GaN-HEMT 結構

       近年來，隨著無線通信中信息量的增加，GaN HEMT 等高頻器件對更高頻率和更高輸出功率的需求也隨之增加。然而，運行過程中出現的自熱限制了器件的輸出功率，導致信號傳輸失敗和其他問題，從而降低通信的性能和可靠性。為了解決這些問題，OMU 通過采用金剛石（具有極高的導熱性）作為 GaN HEMT 的基板來改善散熱特性。

       通常，硅和碳化硅 （SiC） 用作 GaN HEMT 的襯底，但金剛石的熱導率比硅高約 12 倍，比 SiC 高 4-6 倍。因此，使用金剛石作為襯底可以分別降低四分之一和一半的熱阻。

在硅、SiC 和金剛石上制造的 GaN HEMT 的散熱比較（表明在相同施加功率下，溫度上升越小，散熱效果越好

       以前，由于多晶金剛石的晶粒尺寸大且表面粗糙度差（5-6nm），因此在沒有焊料或鍵合材料的情況下直接鍵合到 GaN 層很困難。然而，住友電工利用其金剛石襯底拋光技術將表面粗糙度降低到傳統水平的一半，并結合 OMU 的技術將 GaN 層從硅襯底轉移到多晶金剛石上，成功地將 GaN 層直接粘合到 2 英寸多晶金剛石襯底上。隨后，研究人員在多晶金剛石上證明了 GaN 結構具有均勻的散熱特性。該研究中使用的 GaN 層由 Air Water Inc 提供，作為硅襯底上的 GaN/SiC 外延層。

       OMU 提供了將硅襯底上生長的 GaN/SiC 外延層轉移到金剛石襯底上的技術，以制造 GaN HEMT 器件。住友電工提供了大型多晶金剛石基板的制造和拋光技術，這些基板已用于散熱材料和工具產品。

       未來雙方將基于4英寸基板推進量產化技術開發，通過優化鍵合條件提升器件性能，加速產業化進程。