据路透社报道，美国周五对支持生产先进半导体和燃气涡轮发动机的技术实施了新的出口管制，美国称这些技术对其国家安全至关重要。

美国商务部表示，此举涵盖的“新兴和基础技术”包括氧化镓和金刚石，因为“利用这些材料的设备显着增加了军事潜力”。

商务部工业和安全部副部长艾伦·埃斯特维兹 (Alan Estevez) 表示：“允许半导体和发动机等技术更快、更高效、更长时间和更恶劣条件下运行的技术进步可能会改变商业和军事领域的游戏规则。” “当我们认识到风险和收益，并与我们的国际合作伙伴一起行动时，我们可以确保实现我们共同的安全目标。”

这四项技术是 42 个参与国在 2021 年 12 月会议上达成共识控制的项目之一。美国的出口管制涵盖了比国际协议更广泛的技术，包括用于生产半导体的额外设备、软件和技术。

氧化镓和金刚石使半导体“能够在更恶劣的条件下工作，例如在更高的电压或更高的温度下。使用这些材料的设备显着增加了军事潜力，”Commerce 说。

该部门表示，这些控制包括 ECAD，这是一种用于验证集成电路或印刷电路板的软件工具，“可以推进许多商业和军事应用，包括国防和通信卫星”。

据美国商务部介绍，使用氧化镓和金刚石这两种超宽带隙半导体制成的芯片可以在更恶劣的条件下工作，例如在更高的电压或温度下，使用它们的设备“显着增加了军事潜力”

至于称为 ECAD 的电子计算机辅助设计软件则用于开发具有全栅场效应晶体管或 GAAFET 结构的集成电路。军事和航空航天国防工业使用 ECAD 软件来设计复杂的集成电路。GAAFET 是设计能够实现“更快、更节能、更耐辐射的集成电路”的技术的关键，这些集成电路具有军事用途，包括国防卫星

此外，可用于火箭和高超音速系统的增压燃烧（PGC）技术也纳入了管制。

氧化镓的关键优势与突破

康奈尔大学的工程师和材料科学家在他们的实验室设备套件中增加了一种最先进的工具，以帮助研究氧化镓，这种材料通常被视为碳化硅和氮化镓的继承者，是许多电力电子应用的首选半导体。

材料科学与工程助理研究教授哈里·奈尔(Hari Nair)的Duffield Hall实验室于6月30日开始运行Agnitron Agilis 100金属有机化学气相沉积(MOCVD)系统。它已经被专门校准，以创建氧化镓薄膜，一种因其处理高电压、功率密度和频率的能力而备受珍视的半导体材料。这些特性使其成为电动汽车、可再生能源和5G通信等应用的理想材料。

Nair说:“氧化镓的另一个关键优势是能够从熔融形态生长出这种材料的单晶，这将是扩大基底尺寸的关键。”这种放大能力对于工业上采用新半导体材料制造的电子设备非常重要。”

镓氧化物MOCVD系统通过在加热的单晶半导体衬底上喷涂金属-有机镓前驱体来工作。加热会导致前驱体分解，释放出镓原子，然后镓原子与硅片表面的氧原子结合，形成高质量的氧化镓晶体层。

MOCVD是生产化合物半导体外延薄膜的行业标准，如iii族砷化物、iii族磷化物和iii族氮化物，它们在光学和移动通信以及固态照明等应用中发挥着重要作用。近五年来，MOCVD法生长的氧化镓质量稳步提高。

Nair说:“有了这个系统，我们可以在直径达2英寸的基底上，在广泛可调的氧化化学势下生长薄膜。”“它还具有非常高的基板温度能力，我们可以将基板加热到1500摄氏度。衬底温度越高，薄膜质量越好，这是提高电子器件性能的关键。”

Nair计划与AFRL-Cornell中心的外延解决方案和校园其他地方的研究人员合作，优化氧化镓的MOCVD，这将使材料更具有经济吸引力，以寻求高精度，大批量生产的制造商。

Nair说:“有必要使电力电子产品更紧凑、更高效。”“其中一个梦想是把一个小房子大小的变电站缩小到手提箱大小。这种创新将是创建智能电网的关键，而基于氧化镓半导体的电力电子产品是实现这一目标的一个跳板。”

“氧化镓提供的宽禁带非常好，但如果不能在大面积基片上生长，那么从实用的角度来看，它将是一个难题，”Nair说。“氧化镓有很大的发展前景，但我们还没到那一步。”