Forscher der Cornell University haben mit XHEMT eine neuartige Transistorarchitektur entwickelt, die das Design von leistungsstarken drahtlosen Elektronikprodukten revolutionieren und die Anfälligkeit kritischer Halbleitermaterial-Lieferketten verringern soll. XHEMT besteht aus einer ultradünnen Galliumnitridschicht auf einem einkristallinen Aluminiumnitridsubstrat mit geringer Defektdichte und einer extrem großen Bandlücke. Dadurch ist der Transistor beständig gegen höhere Temperaturen und Spannungen bei gleichzeitig reduzierten elektrischen Verlusten.

Die Forschung wurde gemeinsam von Experten der School of Electrical and Computer Engineering, des Department of Materials Science and Engineering und des Kavli Institute for Nanoscience and Technology der Cornell University geleitet. Detaillierte Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift *Advanced Electronic Materials* veröffentlicht. XHEMT ist speziell für Hochfrequenz-Leistungsverstärker konzipiert, eine Schlüsselkomponente von 5G- und 6G-Mobilfunknetzen sowie von Radarsystemen für die Verteidigung. Die Verwendung eines Aluminiumnitrid-Substrats mit höherer Wärmeleitfähigkeit führt zu niedrigeren Kanaltemperaturen, was den Betrieb mit hoher Leistung ermöglicht und die Kommunikationsreichweite bzw. Radarleistung erhöht.

Im Vergleich zu herkömmlichen Galliumnitrid-basierten Bauelementen weisen die Materialschichten von XHEMT eine Gitteranpassung auf, wodurch Kristallfehler um etwa eine Million Mal reduziert werden. Professor Xing betonte, dass das neuartige Aluminiumnitrid-Substrat diese Defekte praktisch eliminiert und somit erhebliche Vorteile für nachfolgende Iterationen bietet. Darüber hinaus ist die Reduzierung der Abhängigkeit von Galliumnitrid entscheidend für die US-amerikanische Forschung und Produktion; XHEMT benötigt nur sehr wenig Gallium, wodurch Lieferkettenrisiken minimiert werden.

Die in dieser Studie verwendeten Aluminiumnitrid-Einkristalle wurden von Crystal IS in Albany, New York, hergestellt, einem der wenigen Hersteller, die in der Lage sind, Aluminiumnitrid-Einkristalle in der erforderlichen Qualität zu züchten. Jenner erklärte, dass Aluminiumnitrid-Substrate bereits in der Photonik eingesetzt werden und diese Forschung neue Wege für elektronische Anwendungen eröffnet. Am 1. Dezember hob die Fachzeitschrift *APL Materials* ebenfalls die Fortschritte von XHEMT in Richtung Marktreife hervor.

Weitere Informationen: Autoren: Eungkyun Kim et al., Titel: „XHEMT auf AlN-Einkristallsubstraten mit ultrabreiter Bandlücke“, veröffentlicht in: *Advanced Electronic Materials* (2025). Zeitschrifteninformationen: *APL Materials*