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        金剛石基氮化鎵(GaN)技術(shù)

        2018-03-26 06:20:20百度新聞
        超硬材料工程 2018年6期
        關(guān)鍵詞:晶體管襯底基板

        金剛石在目前所知的天然物質(zhì)中具有最高的熱導(dǎo)率,室溫下的導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)2000Wm-1K-1,是碳化硅導(dǎo)熱系數(shù)的四到五倍。作為襯底材料,金剛石可以以數(shù)百納米的尺寸沉積在GaN信道內(nèi),使晶體管設(shè)備在工作時(shí)能夠有效散熱。在高頻、大功率GaN 基高電子遷移率晶體管(HEMT)和電路的散熱方面極有應(yīng)用潛力。

        Felix Ejeckam于2003年發(fā)明了金剛石上的GaN,以有效地從GaN晶體管中最熱的位置提取熱量。其基本理念是利用較冷的GaN放大器使系統(tǒng)更節(jié)能,減少浪費(fèi)。金剛石上的GaN晶片是通過GaN通道或外延將其從原始的Si襯底中剝離下來,而后通過一個(gè)35 nm的SiN界面層結(jié)合在CVD合成的金剛石襯底上。這種200°C的GaN通道與CVD形成納米級(jí)的金剛石是接近最導(dǎo)熱工業(yè)材料,它會(huì)大大降低放大器的基板和通道之間的溫度上升。多年來,許多課題組已經(jīng)量化了上述的熱改善。先將Si基GaN HEMT晶圓片黏貼到一個(gè)臨時(shí)Si載片上,待原始的硅基板被蝕刻掉,然后利用CVD方法在GaN層下方的35 nm的界面層上沉積金剛石。最后,臨時(shí)的Si載體被蝕刻,最終的金剛石上的GaN晶圓被加工為HEMTs或MMICs。

        與SiC基GaN相比,如果GaN MMIC產(chǎn)生的熱量可以降低40%到50%,那么就可以將更大的功率密度壓縮到更小的體積空間中。功率是下行數(shù)據(jù)速率計(jì)算的直接參數(shù),功率越高,傳送的信息越多。在非常緊湊的空間中,使用金剛石上GaN可以降低對(duì)于冷卻系統(tǒng)的要求。因?yàn)榕c使用標(biāo)準(zhǔn)的SiC基GaN功率放大器相比,金剛石上GaN的使用可以允許環(huán)境溫度升高得更高,同時(shí)不會(huì)降低性能與可靠性。冷卻裝置的減少也意味著重量和尺寸的減少。 (百度新聞)

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