ICs de potência avançados e amplificadores de RF usam semicondutores de banda larga, como nitreto de gálio (GaN). A China controla a maior parte do abastecimento mundial de gálio e as recentes restrições de Pequim às suas exportações significam riscos adicionais para a segurança nacional de vários países, incluindo os Estados Unidos. Portanto, a agência DARPA do Departamento de Defesa dos EUA contratou a Raytheon para desenvolver semicondutores sintéticos a partir de diamantes e nitreto de alumínio como alternativa ao GaN.
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O objetivo da Raytheon é integrar esses materiais em equipamentos projetados para radares e sistemas de comunicação atuais e futuros – interruptores de RF, limitadores e amplificadores de potência – para ajudar a expandir suas capacidades e alcance. Esses componentes serão utilizados em equipamentos de detecção, guerra eletrônica, transferência dirigida de energia e sistemas de armas de alta velocidade, inclusive hipersônicos. No futuro, é bem possível que tais semicondutores sejam utilizados na esfera civil, por exemplo, em veículos elétricos, sistemas de comunicação e outras aplicações.
O principal material em semicondutores de potência e alta frequência é o nitreto de gálio, cujo band gap é de 3,4 eV. Suas capacidades são capazes de ultrapassar 5,5 eV de diamante sintético e serão úteis em aplicações onde desempenho de alta frequência, alta mobilidade de elétrons, controle extremo de temperatura, alta potência e durabilidade são críticos. Mas o diamante sintético ainda é um material novo no campo dos semicondutores e ainda existem problemas associados à sua produção em massa. O nitreto de alumínio tem um bandgap ainda maior de 6,2 eV, o que significa que é ainda mais adequado para esse tipo de equipamento. Mas a Raytheon ainda não desenvolveu os componentes semicondutores correspondentes.
Numa primeira fase, a empresa desenvolverá filmes semicondutores à base de diamante e nitreto de alumínio. Na segunda etapa, essas tecnologias serão otimizadas para trabalhar em wafers de maior diâmetro, em particular, para sistemas de sensores. Ambas as fases da Raytheon deverão ser concluídas dentro de três anos. A empresa já tem experiência na integração de componentes GaN e GaAs em equipamentos de radar, portanto provavelmente dará conta da nova tarefa.